如图所示,半径为R、质量为M的均匀球靠竖直墙放置,左下方有一厚为h、质量为m的木块.若不计摩擦,用至少多大的水平力F推木

如图所示,半径为R、质量为M的均匀球靠竖直墙放置,左下方有一厚为h、质量为m的木块.若不计摩擦,用至少多大的水平力F推木块才能使球离开地面?此时木块对地的压力为多大?
pkufireye 1年前 已收到3个回答 举报

暖烘电影 幼苗

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解题思路:先以球为研究对象,求临界状态木块对球的弹力大小;再以木块为研究对象,求水平力F的大小.

球刚好离开地面时,球和木块的受力情况如图甲和乙所示.

由图甲,根据平衡条件有:
N1sinα-Mg=0①
又由几何关系有:
sinα=[R−h/R]
由图乙,根据平衡条件有:
F-N2cosα=0②
F2-N2sinα-mg=0③
根据牛顿第三定律有:
N1=N2
联立①②③④解得:
F=
Mgh(2R−h)
R−h,F2=(M+m)g
根据牛顿第三定律知,木块对地面的压力为(M+m)g
答:当F=
Mgh(2R−h)
R−h时,才能使球离开地面,此时木块对地面的压力为(M+m)g.

点评:
本题考点: 共点力平衡的条件及其应用;物体的弹性和弹力.

考点点评: 分析有关临界问题的关键是找出临界条件,再进行受力分析,然后根据平衡条件或牛顿第二定律列式求解即可.

1年前

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涵雨儿 幼苗

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时间多喝酒撒活动

1年前

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生命的诺言 幼苗

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受力分析如上图:

要使球离开地面,则木板对球的压力F3在竖直方向的分力应等于Mg;将球和木板看做一个整体则水平方向只受到墙的的压力F2,水平推力F;要达到平衡则:

F=F2;

单独对球分析可知:

F2/Mg=根号下(R²-(R-h)²)/(R-h);

求得F=Mg*根号下(R²-(R-h)²)/(R-h);方向右;

将球和木板看做一个整体则竖直方向只受到地面对木板的向上的压力和自身重力所以:

F1=Mg+mg。

所以地面受到木板的压力FN=F1方向向下;

1年前

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