分析 (1)根據(jù)力和力臂均采用國際單位,可知力矩的單位;
(2)力作用在門、窗的轉(zhuǎn)軸上,其力臂為零;
(3)杠桿在轉(zhuǎn)動(dòng)的過程中,F(xiàn)的力矩與重力的力矩可以認(rèn)為是力矩的動(dòng)態(tài)平衡問題,畫出各個(gè)力的力臂,由幾何關(guān)系求出力臂的變化
(4)杠桿平衡的條件:動(dòng)力乘以動(dòng)力臂等于阻力乘以阻力臂;如圖所示,根據(jù)直角三角形角與邊的關(guān)系,求出繩子對(duì)杠桿拉力的力臂;再利用已知的重力和重力的力臂以及杠桿平衡的條件求出F,然后可求得使杠桿逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)的力矩.
解答 解:(1)由力和力臂均采用國際單位可知,力的單位是N、力臂的單位是m,故力矩的單位是牛•米或N•m;
(2)因?yàn)榱ψ饔迷陂T、窗的轉(zhuǎn)軸上,其力臂為零,則力矩就為零,所以無論施加多大的力都不會(huì)改變其運(yùn)動(dòng)狀態(tài)
(3)當(dāng)桿與豎直方向之間的夾角是θ時(shí),桿受到重力G,拉力F和過O點(diǎn)的力的作用,畫出重力G和拉力F(紅色線)和它們的力臂(綠色線)如圖:
用水平力使它緩慢抬起的過程中,θ增大,重力的力臂:L1=$\frac{1}{2}$L•sinθ,隨θ的增大而變大;重力的力矩:M1=G•L1=$\frac{1}{2}$GL•sinθ,也是隨θ的增大而變大.
(4)如圖所示,在Rt△OAD中,∠ODA=90°,∠DAO=30°,過O點(diǎn)作AB的力臂OD,
因?yàn)镺D=$\frac{1}{2}$OA=$\frac{1}{2}$50cm=25cm
根據(jù)杠桿平衡條件得:F×OD=G×OC
即F×25cm=20N×30cm
解得:F=24N,
則使杠桿逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)的力矩為F•OD=24N×0.25m=6N•m.
故答案為:(1)牛•米或N•m;(2)力作用在門、窗的轉(zhuǎn)軸上,其力臂為零,則力矩就為零,所以無論施加多大的力都不會(huì)改變其運(yùn)動(dòng)狀態(tài);(3)變大;(4)6N•m
點(diǎn)評(píng) 該題考查力矩平衡的條件及應(yīng)用,要注意力臂的畫法以及哪些是逆時(shí)針方向的力矩,哪些是順時(shí)針方向的力矩.
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