schoolМатематика
verifiedРешено AI
Решение:
help_outlineУсловие задачи
lightbulbКраткий ответ
Подробное пошаговое решение представлено ниже.
Подробное решение
Дано:
\(G = 408\) Н
\(a = 21\) см
\(\alpha = 61^{\circ}\)
\(\beta = 44^{\circ}\)
\(\gamma = 60^{\circ}\)
Размеры плиты: \(3a\) по оси \(y\) и \(4a\) по оси \(x\).
Найти: \(T_{AB}\) (натяжение троса).
Решение:
Для определения натяжения троса \(T_{AB}\) составим уравнение моментов всех сил относительно оси \(Ox\). В равновесии сумма моментов равна нулю:
\[ \sum M_x = 0 \]
На плиту действуют две основные силы, создающие момент относительно оси \(Ox\):
1. Сила тяжести \(G\). Она приложена в центре тяжести однородной плиты. Координата центра тяжести по оси \(y\) равна половине ширины плиты: \(y_G = \frac{3a}{2} = 1,5a\). Плечо силы \(G\) относительно оси \(Ox\) равно \(1,5a\). Момент силы \(G\) положителен (направлен на вращение вокруг \(Ox\)):
\[ M_x(G) = G \cdot 1,5a \]
2. Сила натяжения троса \(T\). Она приложена в точке \(A\) с координатами \((4a, 3a, 0)\). Чтобы найти её момент, нужно спроецировать силу \(T\) на оси. Нас интересует составляющая, создающая момент относительно \(Ox\), то есть вертикальная проекция \(T_z\).
Из углов направления троса (направляющие косинусы):
\[ T_z = T \cdot \cos(\gamma) \]
Плечо этой силы относительно оси \(Ox\) равно координате \(y\) точки \(A\), то есть \(3a\). Момент силы \(T\) отрицателен (тянет плиту вверх):
\[ M_x(T) = -T_z \cdot 3a = -T \cdot \cos(\gamma) \cdot 3a \]
Составим уравнение моментов:
\[ G \cdot 1,5a - T \cdot \cos(\gamma) \cdot 3a = 0 \]
Разделим уравнение на \(a\) (так как \(a \neq 0\)):
\[ 1,5 \cdot G = 3 \cdot T \cdot \cos(\gamma) \]
Выразим \(T\):
\[ T = \frac{1,5 \cdot G}{3 \cdot \cos(\gamma)} = \frac{G}{2 \cdot \cos(\gamma)} \]
Подставим числовые значения:
\[ T = \frac{408}{2 \cdot \cos(60^{\circ})} \]
Так как \(\cos(60^{\circ}) = 0,5\):
\[ T = \frac{408}{2 \cdot 0,5} = \frac{408}{1} = 408 \text{ Н} \]
Ответ: \(T = 408\) Н.