5. 如图所示是一款轻质悬挂式晾衣竿,OA为晾衣竿,AB为悬线,在拉力$F_1$作用下,晾衣竿保持水平平衡。已知$OA=1\ \mathrm{m}$,$OC=0.5\ \mathrm{m}$,在C点悬挂的衣物质量为2 kg。求:($g$取10 N/kg)
(1)悬挂衣物的挂钩对晾衣竿的拉力$F_2$。
(2)悬线拉力$F_1$的大小。

(1)悬挂衣物的挂钩对晾衣竿的拉力$F_2$。
(2)悬线拉力$F_1$的大小。
答案
(1)衣物的重力:
$G=mg=2\ \mathrm{kg}×10\ \mathrm{N/kg}=20\ \mathrm{N}$
悬挂衣物的挂钩对晾衣竿的拉力:
$F_2=G=20\ \mathrm{N}$
(2)画出悬线拉力即动力$F_1$的力臂,如图所示,由直角三角形的知识可知动力$F_1$的力臂:
$l_1=\frac{1}{2}OA=\frac{1}{2}×1\ \mathrm{m}=0.5\ \mathrm{m}$
当杠杆OA水平平衡时,阻力$F_2$的方向与杠杆OA垂直,则阻力臂$l_2$等于OC的长,即$l_2=0.5\ \mathrm{m}$,由杠杆的平衡条件$F_1 l_1=F_2 l_2$可得悬线拉力:
$F_1=\frac{F_2 l_2}{l_1}=\frac{20\ \mathrm{N}×0.5\ \mathrm{m}}{0.5\ \mathrm{m}}=20\ \mathrm{N}$
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