AO是具有一定质量的均匀细杆,可绕O点在竖直平面内自由转动.细杆上的P点与放在水平桌面上的圆柱体接触,

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  • 为方便描述,设圆柱体与挡板接触点是B,与地面接触点是C,圆柱体横截面的圆心是D.

    对圆柱体分析受力:重力G(作用在D,竖直向下)、挡板压力N1(作用在B,水平向右)、地面支持力N2(作用在C,竖直向上)、杆的压力F(作用在P,由P指向D).

    因为圆柱体静止,所以满足平衡条件:合力为0,合力矩为0.

    由几何知识知,∠PDC=180度-θ,设圆柱横截面半径是R,取P点为轴(支点),

    根据合力矩为0 得

    N1*R*sin(∠PDC-90度)=(N2-G)*R*cos(∠PDC-90度)

    即 N2=G+N1*tan(∠PDC-90度)

    =G+2G*tan(180度-θ-90度)

    =G*[1+(2 / tanθ)]

    =G*[ 1+(2 / tan60度)]

    =G*[ 3+2*(根号3)] / 3

    即水平地面对圆柱体作用力的大小是 N2=G*[ 3+2*(根号3)] / 3

    由合力为0,得

    F=根号[ N1^2+( N2-G)^2 ]=根号{ (2G)^2+[ 2G*(根号3) / 3 ]^2 }=4G / 根号3

    由牛三知,圆柱体对杆的作用力大小是 F=4G / 根号3