如图所示,一轻质杠杆的B端挂一质量为10kg的物体,A端用一细绳将杠杆系于地上,细绳与杠杆间的夹角为30°,OA=1m,OB=0.4m,此时杠杆在水平位置平衡.现在O点放一质量为5kg的物体,用F=10N的
问题描述:
如图所示,一轻质杠杆的B端挂一质量为10kg的物体,A端用一细绳将杠杆系于地上,细绳与杠杆间的夹角为30°,OA=1m,OB=0.4m,此时杠杆在水平位置平衡.现在O点放一质量为5kg的物体,用F=10N的水平拉力使物体以0.1m/s的速度向左匀速滑动.问:(g取10N/kg)
(1)物体未滑动时,细绳承受的拉力为多大?
(2)物体运动到距O点多远的地方,细绳AC的拉力恰好为零?
(3)在移动物体的过程中,F做的功及功率是多大?
答
(1)物体未滑动时,它对杠杆施加的力近似看成通过支点o,它不影响杠杆的平衡.
∵L1=
=0.5m,L2=OB=0.4m,F2=G=mg=10kg×10N/kg=100N(30°所对的直角边是斜边的一半)OA 2
∴根据杠杆原理:F1L1=F2L2得F1=
=
F2L2
L1
=80N;100N×0.4m 0.5m
(2)物体运动到距离o点为L3时,细绳AC的拉力恰好为零
根据杠杆原理有:F2L2=F3L3即100N×0.4m=50N×L3
∴L3=0.8m;
(3)物体运动的时间为:t=
=s v
=8s0.8m 0.1m/s
拉力做功:W=FS=10N×0.8m=8J
功率:P=
=W t
=1w;8J 8s
答:(1)物体未滑动时,细绳承受的拉力为80N;
(2)物体运动到距O点0.8m的地方,细绳AC的拉力恰好为零;
(3)在移动物体的过程中,F做的功是8J,功率是1W.