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Alevel数学|M2:斜坡翻倒问题Toppling on a slope?

2021-03-16 | 编辑:y | 分享到
摘要:Alevel数学|M2:斜坡翻倒问题Toppling on a slope?

  最近,相信很多同学都在忙着考试的事情,每天挑灯夜战,也别忘了保证休息哦!

  在考前这个关键时刻,老师为大家精讲M2中关于物体的平衡性,能否在斜坡翻倒的问题。

  以CAIE剑桥考试局大纲为例,M2涉及五大类问题:

  1  Motion of a projectile

  2  Equilibrium of a rigid body

  3  Uniform motion in a circle

  4 Hooke's law

  5  Linear motion under a variable force

  其中第二部分涉及最多的知识点,今天我们就来看看其中的一个知识难点:Toppling on slope。

  先看一下大纲对这个知识点的要求:

  Solve problems involving the equilibrium of a single rigid body under the action of coplanar forces, including those involving toppling or sliding (problems set will not involve complicated trigonometry).

  先来看一道例题:

  例题

 Alevel数学|M2:斜坡翻倒问题Toppling on a slope?

  A点是支点(pivot)。

  如果这个形状会倒,将会绕着A点翻倒。

  而翻倒的临界状态是重心(G)和支点(A)处于同一条竖直线上。

  若重心G处于A点所在竖直线左边,会翻倒。

  因此只需要判断AGM组成三角形中tanθ。

  上图中的例子中,临界状态下θ=33.7°。

  如果角AGM>33.7°,稳定

  如果角AGM<33.7°,翻倒

  我们来实战一题:

  真题一

  Alevel数学|M2:斜坡翻倒问题Toppling on a slope?

  我们来看第四问,这题中分值最大的一问。

 Alevel数学|M2:斜坡翻倒问题Toppling on a slope?

  前面已经找到重心(G)的位置。

 Alevel数学|M2:斜坡翻倒问题Toppling on a slope?

  我们在斜面上先找到支点(P)画出通过P点的vertical line来帮助理解。

  如果G点处于黄色的竖直线上或在竖直线右边,形状稳定不会倒。

  G恰好在竖直线上时,角度θ为30°

  因此可以比较tan θ和tan 30°。

  tan θ<tan 30°, 翻倒

  tan θ>tan 30°, 稳定

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