问题 问答题

如图所示,A、B为竖直墙面上等高的两点,AO、BO为长度相等的两根轻绳,CO为一根轻杆,转轴C在AB中点D的正下方,AOB在同一水平面内,∠AOB=120°,∠COD=60°.在O点处悬挂一个质量为m的物体,系统处于平衡状态,试求:

(1)绳AO所受到的拉力F1和杆OC所受到的压力F2

(2)若在O点施加一个力F(图中未画出),要使两绳AO和BO中的张力为零,杆CO位置不变,则F的最小值为多大?

答案

(1)设绳AO和绳BO拉力的合力为F,以O点为研究对象,

O点受到重力mg、杆的支持力F2和AO和绳BO拉力的合力F,作出力的示意图,如图所示,

根据平衡条件得:

F=mgtan30°

F2=

mg
cos30°
=
2
3
3
mg

将F分解,如右图,设AO所受拉力的大小F1,因为∠AOB=120°,所以有:

F=F1=

3
3
mg

所以绳AO所受到的拉力F1

3
3
mg,而杆OC所受到的压力F2
2
3
3
mg

(2)在O点施加一个力F,要使两绳AO和BO中的张力为零,且杆CO位置不变,要使F的最小值,则有如图所示,

由图可得:

F=mgcos30°=

3
2
mg,方向与杆垂直.

答:(1)绳AO所受到的拉力为

3
3
mg,杆OC所受到的压力为
2
3
3
mg

(2)若在O点施加一个力F,要使两绳AO和BO中的张力为零,杆CO位置不变,则F的最小值为

3
2
mg.

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