Question

【題目】如圖所示，要將重為G＝500 N，半徑為r＝0.5 m的輪子滾上高為h＝20 cm的臺階，(支點為輪子與臺階的接觸點O)，試在圖中作出阻力G的力臂l，并在圖中作出所用的最小力F的示意圖______．這個最小力F＝_____N，并且至少需要做_____J的功，才能將輪子滾上臺階．

Answer 1

【答案】200100

【解析】

(1)根據(jù)杠桿平衡條件，動力最小，就是動力臂最大，圓上的直徑作為動力臂最長，如下圖：

(2)①動力臂如圖L′表示,其長度等于直徑,即L′＝0.5m×2＝1m；②在圖上做出阻力臂，用L表示，即為OB長度，A為圓環(huán)圓心，線段AB長度等于圓半徑和臺階高度之差，即AB＝0.5m0.2m＝0.3m，△OAB為直角三角形，根據(jù)勾股定理得：L＝OB＝＝0.4m，由杠桿平衡條件：FL′＝GL，∴F＝＝＝200N.(3)根據(jù)功的原理，將這個輪子滾上臺階做的功，等于克服輪子重力做的功，即W＝Gh＝500N×0.2m＝100J.