如图所示,轻质杠杆AB可绕固定点O在竖直平面内自由转动,A端用细绳通过滑轮悬挂着底面积为0.02m2的重物G。工人在B端施加一个大小为650N竖直向上的推力时,重物对地面的压力恰好为零;当推力变为450N时,重物对地面的压强为5×103Pa;当重物对地面压强为8×103Pa时,工人对地面的压力为980N;则若当重物对地面压强为1.2×104Pa时,工人对地面的压力为 N(绳重及轮与轴的摩擦不计)
解析:
当工人对B向上拉力为FB=650N时,不难推导A端对绳子向下拉力FA满足
G×OA=FB×OB 故
G= | OB | FB= | OB | ×650N…………① |
OA | OA |
当推力为450N时,类似可推:
FA= | OB | ×450N…………② |
OA |
而 G-FA=p1S 并以上①、②代入得
OB | ×650N- | OB | ×450N=5×103Pa×0.02m2 |
OA | OA |
故
OB | = | 1 | …………③ |
OA | 2 |
可见物体的重力为:
G= | OB | FB= | 1 | ×650N=325N |
OA | 2 |
当重物对地面的压强为8×103Pa时,其对地面的压力是:
FG=p2S=8×103Pa×0.02m2=160N
A端受到的拉力为:FA’=G-FC=325N-160N=165N
再根据杠杆的平衡条件和力的作用的相互性,求出人受到的拉力为:
FB’=330N
所以
G人+FB’=980N
G人=980N-330N=650N
最后,当物体对地面的压强为1.2×104Pa时,其对地面的压力和受到地面的支持力为:F压=p3S=1.2×104Pa×0.02m2=240N
FA”=G-F压=325N-240N=85N
通过杠杆的平衡条件得B端对人的压力为:
FB”=170N
此时,工人对地面的压力为:F人=G人+FB”=650N+170N=820N
答案:820
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