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Oct 19

关于杠杆平衡的一个疑问

教学教研

一个轻质杠杆,在F1和F2的作用下水平平衡,如下图。
snap291

根据杠杆平衡条件,则有:F1•L1=F2•L2…………………………①

如果将该杠杆逆时针转动θ度。如下图。
snap292

那么左边的力矩M1=F1•L1′=F1•L1cosθ…………………………②
右边的力矩M2=F2•L2′=F2•L2cosθ………………………………③
结合①②③,有F1•L1′=F2•L2′,那么是不是可以理解为“轻质杠杆原来水平平衡,现在逆时针转动θ度,依然水平平衡”呢?

细究推导过程,这个结论甚至可以拓展成“某杠杆原来水平平衡,现在任意转动θ度,依然平衡”。从理论上来说,这貌似正确,但实际操作不是这样的。

问题出在哪里?请各位不吝指教。

发布:刘小明 | 浏览:
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    写个留言玩玩

    1. 我是大虾 Says:

      用线吊也没用的,理由同上,因为线和钉的接触点会有所变化

    2. 我是大虾 Says:

      不知楼主可否注意到,若杠杆倾斜不平衡,它一定转到竖直位置(摩擦不能太大哦)这一定是重力矩产生的作用,当杠杆倾斜后,严格的说,支点的位置略有改变,使重力矩不再为0而已,

      不知是否认同,本人QQ463746310,有问题可探讨,不亦悦乎

    3. 老猫 Says:

      杠杆不能抽象成线,支点不在杆的中央,力臂的比变了

    4. sdwag Says:

      我以前也考虑过这个问题,这主要是支点的位置和物体悬挂点的位置决定的,如果支点在杠杆的正中心,我是说的上下位置,物体也在正中心,那上边的说法就是成立的

    5. Tonfeat Says:

      我觉得问题应该是在那个支点上。我们在分析杠杆时都是把支点理想化成一个点,但现实的情况往往不是一个点,一个支持面比较小的支点。在这个支撑面上不同点为支点时各自的力臂长短略有变化,导致杠杆平衡状态发生变化。

    6. real106 Says:

      同意上面的观点,而且在实际操作中,在支架上倾斜还有滑落、受力问题;设想在杠杆上钉个小钉,用线悬吊的方法来做,是否可以成功?(不好意思,还没实践就发表言论)

    7. 刘小明 Says:

      边界条件可能是支点尺寸问题。实际杠杆不是刚体,会形变。最主要的是支点不是一个点,而是一个支撑面。杠杆在某一位置可以认为支点等效为某一个点;但是转动之后,新的等效点不是原等效点了,从而上面②③的后半部不正确。

    8. guest Says:

      不同的力学体系适用范围不。用现在力学的思维去审视经典力学。。。。有时候会,边界条件不完备哦。

      刘小明 于 2008-10-20 08:11:19 回复
      刚体定轴转动,绝对是经典力学范畴啊。文中的推导,也是经典力学的推导。至于边界条件,这里也没什么特别的。你能指出具体的要考虑的边界条件么?

    9. hehehe100 Says:

      考虑木棒本身的重力吗?

      刘小明 于 2008-10-19 16:40:07 回复
      考虑木棒本身的重力之后推导过程也是一样的。因为支点左右部分重心位置不变,重力大小也是不变的。