问题
填空题
将一根粗细均匀、质量为M的铁丝弯成直角,两直角边边长之比AC:BC=m:n(m>n),C点可绕竖直面转动,如图所示,当直角铁丝静止时,BC边与竖直方向的夹角为θ,则sinθ=______,若在B点悬挂一物体,将使θ=45°,则该物体的质量为______.

答案
(1)如图,两边的重心分别在中点,质量之比等于长度之比,则
重力之比:Ga:Gb=mag:mbg=ma:mb=m:n,
左边力臂:
La=
AC×cosθ,1 2
右边力臂:
Lb=
BC×sinθ,1 2
由杠杆平衡条件可知:
Ga×La=Gb×Lb,
即:Ga×
AC×cosθ=Gb×1 2
BC×sinθ,1 2
∴sinθ=
×cosθ=GaAC GbBC m2 n2 1-sin2θ
解得:
sinθ=
;m2 m4+n4
(2)在B点悬挂一物体,θ=45°,如右图,
Ga×
AC×cos45°=Gb×1 2
BC×sin45°+GC×BC×sin45°…①1 2
∵ma:mb=m:n,总质量为M,
∴ma=
M,mb=m m+n
M,n m+n
又AC:BC=m:n,Ga:Gb=m:n,都代入①式得:mc=
Mm-n 2n
故答案为:
;m2 m4+n4
M.m-n 2n