图示A、B分别是固定墙上的两个相同的钉子,一根长2L,质量为m,质量分布均匀的细杆搁在两钉子间处于静止状态,开始时AB间距离为2/3L,杆的上端恰好在A点,且杆与水平方向的夹角为30°.
(1)求A、B两点上受到的弹力.
(2)如果让钉子A不动,钉子B以A为圆心绕A慢慢地逆时针转动,当转过15°时,杆刚好开始向下滑动.求杆与钉子间的滑动摩擦系数是多少?
(3)如果细杆与水平方向保持30°不变,钉子B沿着杆方向向下改变位置,则B移动到距A多大距离处时,杆不再能保持平衡?

(1)以B为转动轴,根据力矩的平衡条件,有
mgcos30°•
=NA•L 3 2L 3
则得 NA=
mg 3 4
以A为转动轴,则有 mgcos30°L=NB•2L 3
解得 NB=
mg 3 3 4
(2)当转过15°时,此时杆与水平方向成45°角.根据力矩的平衡条件,有
mgcos45°•
=NA•L 3
,得 NA=2L 3
mg 2 4
mgcos45°L=NB•
得,NB=2L 3
mg 3 2 4
杆刚好开始向下滑动,静摩擦力恰好达到最大,沿杆方向则有 Mgsin45°=µ(NA+NB)
mg=µ2 2
mg 4 2 4
解得 µ=0.5
(3)设当B点移动到距A点距离为x的地方,杆开始失去平衡.
以B为转动轴 mgcos30°(L-x)=NAx 解得 NA=
mg
(L-x)3 2x
以A为转动轴 mg cos30° L=NBx 解得 NB=
mg
L3 2x
沿杆方向有 mgsin30°=µ(NA+NB)
联立得 (2L-x)
=2x 3
解得,x=
=0.928L 2
L3 2+ 3
答:
(1)A、B两点上受到的弹力分别为
mg和3 4
mg.3 3 4
(2)杆与钉子间的滑动摩擦系数是0.5.
(3)如果细杆与水平方向保持30°不变,钉子B沿着杆方向向下改变位置,则B移动到距A0.928L距离处时,杆不再能保持平衡.