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  • 1 # 使用者3532435406380

    如果學過力矩的知識,這個問題其實是簡單的合力矩問題。

    題目中所說的力對槓桿的“影響”,就是用力矩來衡量的。簡單地說,力矩的作用是使剛體(相對於某一點)轉動,相對於(狹義的)力的作用是使剛體平動。力矩的大小等於作用力F與力臂r的乘積。類似的,就像求得合力可以用牛頓第二定律算出剛體的加速度(力的影響),求得合力矩算出的就是剛體轉動的角加速度(力矩的影響)。

    將問題中槓桿簡化為下圖,紅點O為槓桿中心,支點到中心的偏移量為 。槓桿為均質杆,即密度處處相同。其受到重力G和支點支撐力N的作用。

    (1)顯然,該槓桿不平衡,下一瞬間將繞支點發生轉動。對支點求合力矩

    該瞬間的槓桿角加速度為 .

    (2)當然,也可以按照題目描述中的方法來求合力矩。以支撐點為對稱點,則槓桿右端多出 長度,以微元法求解該段相對於支撐點的力矩。微元段dx的重力為 . 其中 表示槓桿的線重度,即單位長度的重力。因此多餘段的力矩為:

    (3) 考慮“多餘段”的思路其實也可以不用微元法,“多餘段”的重力力臂長度為 , 其重力為 。因此

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