Question

18．OA是一根长为l，质量为m的均匀铁棒，可绕O点的轴自由转动，问：当外力F将它拉到如图所示位置的过程中，该棒所受的重力是否改变？重力对O点的力臂和力矩是否改变？怎样改变？F对O点的力臂和力矩是否改变？怎样改变？

Answer 1

分析 物体的重力总是竖直向下的，力的作用线到支点的距离是力臂，力与力臂的乘积是力矩，根据题意分析答题．

解答 解：转动过程铁棒的质量m不变，铁棒受到的重力：G=mg大小不变，方向始终竖直向下，方向不变，则铁棒的重力不变；
设铁棒与竖直方向夹角为θ，重力对O点的力臂：L_G=$\frac{1}{2}$lsinθ，由于l不变而θ增大，则重力的力臂增大；
重力的力矩：M_G=mgL_G=$\frac{1}{2}$mglsinθ，由于l、m都不变而θ增大，重力对O点的力矩变大；
力F对O点的力臂：L_F=lcosθ，由于l不变而θ增大，则F的力臂减小；
由杠杆平衡条件可得：M_F=M_F，由于重力力矩变大，则力F的力矩变大；
答：该棒所受的重力不变；重力对O点的力臂增大，重力的力矩增大；
F对O点的力臂减小，力F的力矩增大．

点评 知道重力大小：G=mg，重力方向竖直向下、知道力臂与力矩的概念是解题的前提与关键，根据题意即可解题，本题是一道基础题．