Question

【題目】如圖所示，一人對一均勻細桿的一端施力，力的方向總與桿垂直，要將桿從地板上無滑動地慢慢抬到豎直位置，問：桿與地板之間的靜摩擦因數(shù)至少應為多大？

Answer 1

【答案】

【解析】

假設桿與地板之間的靜摩擦因數(shù)足夠大,當桿被抬至與地板成任意角時均不發(fā)生滑動,桿受到作用力、重力、地板的支持力和摩擦力的作用,因滿足共點力平衡條件，、地面對桿的全反力交于點與之間的夾角不能超過摩擦角，如圖所示,考慮臨界的情況,設細桿全長為,重心為，有

。

化簡可得。

因為定值,

所以,當,即時,最小,則有極大值,且。所以，桿與地板之間的靜摩擦因數(shù)至少應為。

在靜平衡問題中引入摩擦角后,除了上題所說明的情況外,另一特征便是對平衡問題的研究最終往往衍變?yōu)閷δＰ蛶缀翁卣鞯难芯?/span>,這種現(xiàn)象在涉及桿的平衡問題時相當普遍,這也是物理競賽要求學習者有較強的幾何運用能力的原因之一。