Question

一道物理受力分析题，求指教！

如图所示,球重为G1,半径为R，紧靠在竖直墙上，木块重为G2，高为H，放在球边，当对木块施以水平推力F后，球刚好对地面的压力为零，不计一切摩擦，求
（1）推力F的大小
（2）木块对地面的压力N。

Answer 1

如图，f是木块和小球之间的力。由于小球腾空，所以fcos(theta)=G1。这里关键要知道角度theta如何求。

作用在球上的支持力都是垂直于作用点切线方向(指向圆心)的，如图中所示。根据简单的几何关系有：cos(theta)=(R-h)/R。所以f=G1*R/(R-h).

由木块的受力分析得f=F*sin(theta)，F=f/sin(theta)=G1*R^2/(R-h)(2Rh+h^2)

木块对地面的压力为:N=G2+fcos(theta)=G1+G2

其实第二问也可以从把木块和小球看作整体进行受力分析得到，因为它们组成的整体在竖直方向没有外力，两个物体的重力全部压在了木块身上。