解法二

T′ = T = R tgθ = 6tg30° N = 3.5N。

〔分析〕将力 F 分解成沿水平方向的力 Fx 和沿竖直方向的力 Fy(图5-3)Fx、Fy 等效替代了力 F,这样就相当于 O 点受到四个力 Fx、Fy、T、Q 的作用。根据力的平衡条件可以得出这四个力的大小关系为

Fx=T,Fy=Q。

解 在直角三角形 OHE 中,Fy=6N,θ=30°。

F′ = F =

Fy cosθ

= 6

cos 30°

N = 6.9N。

【练习】

T′ = T = Fx = Fy tgθ = 6tg30° N = 3.5N 。

T′=T=Fx=Fytgθ=6tg30°N=3.5N。

光滑斜面上的物体,受到水平推力 F 的作用而处于静止状态[图 5-4

(a)],已知物体的重力为 G,斜面倾角为θ,求水平推力 F。

【讨论】

  1. 物体受力图如图 5-4(b)所示。本题解法与例题 5.1 有什么相似之处?

  2. 找出求解共点力平衡问题的一般规律。

[例题 5.2] 重力为 G 的物体静止在倾角为θ的斜面上,求斜面对物体的弹力和静摩擦力。

〔分析〕以物体为研究对象,对物体进行受力分析,物体受重力 G、弹力 N 和静摩擦力 f 的作用而处于平衡状态[图 5-5(a)],三个力的合力为零。

将重力 G 沿斜面方向和垂直于斜面的方向分解为 Gx 和 Gy,物体相当于受四个力 Gx、Gy、f、N 的作用[图 5-5(b)]。沿斜面方向的力 f 和 Gx 大小相等,方向相反;垂直于斜面的方向上的力 N 和 Gy 大小相等,方向

相反。

斜面的弹力

静摩擦力

【讨论】

N=Gy=Gcosθ。f=Gy=Gsinθ。

本例题中如果采用沿水平方向和竖直方向来分解力的方法,与上述解法相比较,你认为哪种方法简便?为什么?

[例题 5.3] 在光滑的斜面上用细绳吊着一个重力为 G 的小球。当小球处于如图 5-6(a)所示的情况时,小球受几个力作用?各等于多少?

(设α=30°,β=60°,G=10N)

〔分析〕小球受到竖直向下的重力 G,斜面对小球的弹力 N,这两个力不在一直线上而不能平衡,小球要沿斜面下滑,所以对绳子有一拉力, 绳发生形变后产生弹力,即沿绳子对小球的拉力 T。小球共受 G、N、T 三个力的作用而处于平衡状态[图 5-6(b)]。

解 由于 N 和斜面垂直,斜面和水平之间成 30°,则 N 和竖直方向之间夹角为 30°,T 和水平夹角为 60°。把 T 和 N 都沿水平方向和竖直方向分解,根据共点力的平衡条件,得

Tcosβ=Nsinα, (1)

Tsinβ+Ncosα=G, (2) 从(1)得 T=N,代入(2),则得

N = T =

3 G = 5.77N。

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