Question

【题目】如图是踩踏式翻盖垃圾桶的图片。若桶盖质量为500 g，质量分布均匀，方形桶盖重力作用点在重心，重心在方盖的几何中心。脚踏板AO1＝10 cm，O1B＝18 cm，连接杆O2C＝5 cm，桶盖O2E＝60 cm。 求：（g＝10 N/kg）

(1)该垃圾桶在使用时，相当于________（选填“省力”或“费力”）杠杆；

(2)若要把桶盖顶起，脚掌对踏板的压力至少应该是多大____？

(3)将桶盖翻开30°时，桶盖克服重力做了多少功_____？

Answer 1

【答案】费力 54 N 0.75 J

【解析】

(1)[1]该垃圾桶在使用时，动力臂小于阻力臂，相当于费力杠杆。

(2)[2]根据题图可知：杠杆AO1B，支点为O1；杠杆O2CE，支点为O2，设脚对A点的作用力为F，顶杆对B点的作用力为F1，顶杆对桶盖上C点的作用力为F2，根据杠杆平衡条件有

F×AO1＝F1×O1B①

G×DO2＝F2×CO2②

由于F1＝F2，G＝mg，由①除以②得

＝

又

O2D＝O2E＝30 cm

则

F＝×mg＝×0.5 kg×10 N/kg＝54 N

(3)[3]桶盖重心在竖直方向上移动的距离

h＝O2Dsin30°＝30 cm×＝15 cm

桶盖克服重力做的功

W＝Gh＝mgh＝0.5 kg×10 N/kg×0.15 m＝0.75 J