题目
2.一台空调外机用两个三角形支架固定在外墙上(图3-6),空调外机的重心恰好在支架横梁和斜梁的连接点O的上方,重力大小为200N。横梁AO水平,斜梁BO跟横梁的夹角为37°,sin37°=0.6。(1)横梁对O点的拉力沿OA方向,斜梁对O点的压力沿BO方向,这两个力各有多大?(2)如果把斜梁加长一点,仍保持连接点O的位置不变,横梁仍然水平,这时横梁和斜梁对O点的作用力大小将如何变化?
2.一台空调外机用两个三角形支架固定在外墙上(图3-6),空调外机的重心恰好在支架横梁和斜梁的连接点O的上方,重力大小为200N。横梁AO水平,斜梁BO跟横梁的夹角为37°,sin37°=0.6。
(1)横梁对O点的拉力沿OA方向,斜梁对O点的压力沿BO方向,这两个力各有多大?
(2)如果把斜梁加长一点,仍保持连接点O的位置不变,横梁仍然水平,这时横梁和斜梁对O点的作用力大小将如何变化?

题目解答
答案
【解析】

标度:
,图中长度4cm,作平行四边形,测得BO力长度为6.5cm,AO力长度为5.5cm,则
,
【公式法】力三角形中,
,
。
解析
考查要点:本题主要考查共点力平衡条件的应用,涉及力的分解与合成,以及三角函数在力学问题中的运用。
解题核心思路:
空调外机的重心在O点正上方,受三个力平衡:重力$G$竖直向下,横梁的拉力$F_{AO}$水平向左,斜梁的压力$F_{BO}$沿BO方向。根据共点力平衡条件,三个力的矢量和为零,可通过正交分解或力的三角形法则求解。
破题关键点:
- 明确斜梁与横梁的夹角为$37^\circ$,确定$F_{BO}$的方向与分量关系。
- 利用$\sin 37^\circ = 0.6$和$\cos 37^\circ = 0.8$,建立竖直与水平方向的平衡方程。
第(1)题
竖直方向平衡
重力$G$由$F_{BO}$的竖直分量平衡:
$F_{BO} \cdot \sin 37^\circ = G$
解得:
$F_{BO} = \frac{G}{\sin 37^\circ} = \frac{200}{0.6} \approx 333 \, \text{N}$
水平方向平衡
横梁的拉力$F_{AO}$由$F_{BO}$的水平分量平衡:
$F_{AO} = F_{BO} \cdot \cos 37^\circ$
代入$F_{BO}$的值:
$F_{AO} = 333 \cdot 0.8 \approx 267 \, \text{N}$
第(2)题
斜梁加长后,斜梁与横梁的夹角减小(设为$\theta'$,$\theta' < 37^\circ$):
- 竖直方向:$F_{BO}' = \frac{G}{\sin \theta'}$,因$\sin \theta'$减小,$F_{BO}'$增大。
- 水平方向:$F_{AO}' = \frac{G}{\tan \theta'}$,因$\tan \theta'$减小,$F_{AO}'$增大。
结论:两个力均增大。