Question

初中物理杠杆

一个圆柱形油桶，在滚动过程中遇到了高为20cm的台阶，G=1000N，油桶半径为50cm，请问至少要花多大的力才能让油桶滚上台阶

Answer 1

首先建立情景把示意图画出来，此题中球是一个杠杆，球与台阶交接点位支点，球心为球受重力的重心（即杠杆阻力的作用点）由球心竖直向下的方向即阻力方向。由支点作阻力方向垂线及阻力（球重力）力臂，由勾股定理力臂长为40CM（垂足与圆心之间为50CM-20CM=30CM，圆心与支点间距为半径50CM）；
由杠杆平衡条件：F1L1 = F2L2 ，阻力阻力臂（即F2L2）乘积一定，当动力臂（L1 ）最大时动力（F1）最小，直径作为力臂比圆的弦大，所以连接支点圆心延长至圆周作此直径垂线，即位最大力方向，动力臂为100CM，代入方程：F1*100CM=1000N*40CM 所以动力F1 为400N

Answer 2

先画出示意图，连接接触点与圆心，并延长至圆上，垂直此交点作用力最小。（因为此时力臂最长），重力臂为40cm（用到勾股定理），力臂为50cm。所以根据杠杆原理可轻松求得F最小等于400N。

Answer 3

利用杠杆原理,支点为台阶角,重力力臂为40CM,最省力的应该力臂最大为100CM.
F=1000*40/100=400N

Answer 4

F1*100CM=1000N*40CM 所以动力F1 为400N