定滑轮在使用时相当于一个杠杆.如图所示,某人用绳子沿着倾斜方向通过定滑轮拉住钩码,已知人手的拉力为F,钩码重力为G.
(1)请在图中标出这只“杠杆”的支点O,画出拉力F、钩码重力G及它们的力臂(保留作图痕迹);
(2)若不计摩擦、滑轮重和绳重,请用杠杆平衡条件推证:F=G.
答案:
分析:(1)在外力作用下,杠杆可以绕某一固定点转动,根据杠杆的定义中的某一固定点确定支点O;手作用在绳子上的力为拉力F,过钩码的重心作竖直向下的力即重力;最后根据力臂的定义画出相应的力臂.
(2)从图中找出动力臂和阻力臂的关系,利用杠杆平衡条件的即可验证拉力和钩码重力的关系.
解答:解:(1)定滑轮可以绕中间轴转动,所以支点O为定滑轮的轴;
拉力是自由端沿绳子斜向下的拉力,过钩码重心作竖直向下的重力;
过支点O分别作动力作用线和阻力作用线的垂线段(即动力臂L2和阻力臂L1).
如图所示:
(2)由几何知识知:l1=l2=R(R为滑轮半径)
根据杠杆平衡条件:F1•l1=F2•l2,
即F•ll=G•l2,得:F=G.