Question

关于刚体的一道基础大学物理题，求解哦

质量为20kg，边长为1.0m的均匀立方物体，放在水平地面上。有一拉力F作用在该体一顶边的重点，且与包含该顶边的物体侧面垂直，如图所示。地面极粗糙，物体不可能滑动。若要使该立方体翻转90°，则拉力F不能小于多少？
我的基础很差，所以希望尽量清晰明了的解答哦~谢谢~

Answer 1

正方体是以左下角那条棱作为轴来转动的。设边长为d=1.0m
由于从0翻转到45°的时候，重力对轴的力矩是阻力矩，则翻转角度为a的时候，作用于质心的重力与轴的水平距离为（d/√2)*cos(a+45°)，于是重力矩为(mgd/√2)*cos(a+45°)，F的力矩为F*dsin(90°-a)=Fdcosa.
要使物体能翻转，便要Fdcosa≥（mgd/√2)*cos(a+45°)
即F≥（mg/√2)*cos(a+45°)/cosa=mg(1-tana)/2
∵mg(1-tana)/2的最大值为mg/2
∴F不能小于mg/2=98N
由于从45°翻转到90°的时候，重力对轴的力矩是正力矩，所以这时即使F=0，方块也能顺利翻转，此过程不用考虑。

Answer 2

∵Fs=mgh
∴F=mgh/s
h=[（√2-1）/2]*1
s=1M
∴F={20*10*[（√2-1）/2]}/1
=100*（√2-1）

Answer 3

g取9.8 的话 F 至少 98N ：g取10 的话 F 至少 100N

我也不太确定，你先说一下答案，看一下对不对，对了再写详细过程

Answer 4

不小于100N吧