1.问题界定: 一个平衡系统中涉及两个或两个以上的物体,即多物体的平衡问题。
2.处理方法:整体法和隔离法。
(1)如果不涉及系统内物体间的相互作用力,要优先采用整体法,这样涉及的研究对象少,未知量少,方程少,求解简便;
(2)如果涉及系统内物体间的相互作用力,则必须采用隔离法,对有关物体单独分析。
[例题1] 如图所示,粗糙水平地面上放着一个截面为半圆的柱状物体A,A与竖直墙之间放一光滑半圆球B,整个装置处于平衡状态。已知A、B的质量分别为m和M,半圆球B与柱状物体A的半径均为R,半圆球B的球心到水平地面的竖直距离为R,重力加速度为g。求:
(1)地面对物体A的支持力的大小;
(2)地面对物体A的摩擦力。
[解析] (1)把A、B看成一个系统,对其运用整体法,该系统在竖直方向上受到竖直向下的重力(M+m)g和地面的支持力FN的作用,二力平衡,所以FN=(M+m)g。
(2)在水平方向上,该系统肯定受到竖直墙水平向右的弹力的作用,那么一定也受到地面水平向左的摩擦力,并且摩擦力的大小等于弹力的大小;再选取半圆球B为研究对象,运用隔离法,受力分析如图所示。
根据力的分解和力的平衡条件可得
FN1=,FN2=Mgtan θ
半圆球B的球心到水平地面的竖直距离为R,由几何关系,知θ=45°
所以FN2=Mg。
故地面对A的摩擦力大小为Mg,方向水平向左。
[答案] (1)(M+m)g (2)Mg,方向水平向左