Question

后端挑著裝滿道具的“百寶箱”，前端挑著由活動支架與花布組成的“戲臺”，江西省非物質文化遺產傳承人肖秋林就這樣挑著擔子四處游走，表演了40多年“一人一臺戲”的布袋木偶戲。如圖所示，假設“戲臺”重100N，裝了道具的“百寶箱”重200N，它們的懸掛點A、B之間距離為l.5m，扁擔視作重力不計的硬直棒。

（1）挑起擔子時，“百寶箱”被提高了0.6m，這一過程中，需要克服“百寶箱”重力做多少功?

（2）假設肩膀與扁擔的接觸點為D，當手不對扁擔施加力的作用時，要使扁擔在水平位置平衡，前端懸掛點A與點O的距離多大?

（3）當前端的“戲臺”卸下后，左手在A點施加力，同樣能使扁擔在水平位置平衡。若肖師傅是在站立時卸下“戲臺”，則卸下“戲臺”前后：

①扁擔對肩膀壓力         （填“變大”、“變小”或“不變”）。

②肖師傅對水平地面的壓強如何變化?變化多大?（假設肖師傅的每只腳與地面的接觸面積為200cm²）

Answer 1

需要克服“百寶箱”重力做功：W＝Gh＝200N ×0.6m＝120J

設前端懸掛點A與點O的距離為l₁，后端懸掛點B與點D的距離為l₂，根據(jù)杠桿平衡：F₁l₁＝F₂l₂。

G_臺l₁＝G_箱（l_AB－l₁），l₁＝＝＝1.0m

（3）①不變；②卸下“戲臺”，肖師傅對水平地面的壓力減小，所以壓強減小。

減小的壓強p＝＝＝2.5×10³Pa