> 数学 >
如图所示,球重为G,半径为R,由轻杆BC支持并斜靠在墙上,轻杆长为L,C端是转轴,B端用水平绳拉住,系于墙上.求:

(1)当杆与墙的夹角α为多大时水平绳所受拉力最小,
(2)拉力的最小值为多少?
人气:474 ℃ 时间:2020-10-02 01:15:28
解答
设绳的拉力为T,球对板的压力为N,板力矩平衡:
TLcosα=NRcot
α
2

球力平衡:
N=
G
sinα

解得:
T=
GRcot
α
2
Lcosαsinα

因为  tan
α
2
=
1−cosα
sinα
,故:
T=
GR
Lcosα(1−cosα)

当cosα(1-cosα)最大时,T最小,所以:
cosα=(1-cosα)
即cosα=
1
2
     
故当α=60°时,T最小,为
4GR
L

答:(1)当杆与墙的夹角α为60°时,水平绳所受拉力最小;
(2)拉力的最小值为
4GR
L
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