如圖所示,輕質半圓AB和輕杆BC處在同一豎直平面內,半圓直徑為d,A、B在同一豎直線上,A、B、C三處均用鉸接...
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問題詳情:
如圖所示,輕質半圓AB和輕杆BC處在同一豎直平面內,半圓直徑為d,A、B在同一豎直線上,A、B、C三處均用鉸接連接,其中A、C兩點在同一水平面上,BC杆與水平面夾角為30°.一個質量為m的小球穿在BC杆上,並靜止在BC杆底端C處,不計一切摩擦.現在對小球施加一個水平向左的恆力F=mg,則當小球運動到BC杆的中點時,它的速度大小為,此時AB杆對B處鉸鏈的作用力大小為 .
【回答】
考點:共點力平衡的條件及其應用;力的合成與分解的運用.
專題:共點力作用下物體平衡專題.
分析:小球的速度根據動能定理求解.對於半圓AB,由於重力不計,只受兩個力而處於平衡狀態,這兩個必定共線,從而確定出AB半圓對BC杆作用力方向,由力矩平衡條件求解AB杆對B處鉸鏈的作用力大小.
解答: 解:根據數學知識知,AC=dcot30°=d,BC=2d
小球從C到BC中點的過程,由動能定理得:
F•AC﹣mgd=
將F=mg代入解得,v=
據題知半圓AB是輕質的,重力不計,只受兩個力而處於平衡狀態,這兩個必定共線,B處鉸鏈對AB杆的作用力必定豎直向下,因此AB杆對B處鉸鏈的作用力豎直向上,大小設為N.
對於BC杆,以C點為轉動軸,由力矩平衡得:N•AC=(mgcos30°+Fsin30°)•BC
代入解得 N=mg
故*為:,mg.
點評:解決本題的關鍵是確定AB杆對B處鉸鏈的作用力方向,要知道AB杆是典型的二力杆,平衡時二力必共線.
知識點:共點力的平衡
題型:填空題