Две девочки массами m1 = 30 кг и m2 = 35 кг сидят на концах доски длиной L = 6 м и массой M = 25 кг. Доска находится в равновесии. Определите положение её точки опоры. Чему равна…

Задача о равновесии с одной опорой. Пусть левая часть доски в начале координат, длина доски L = 6 м, центр массы доски находится в x = 3 м. Массы: m1 = 30 кг слева на конце (x1 = 0), m2 = 35 кг справа на конце (x2 = 6 м), масса доски M = 25 кг (центр масс доски в x = 3 м).

1. Положение точки опоры (центр масс всей системы) Для равновесия опоры доски с одной вертикальной реакцией, точка опоры должна находиться прямо под центром масс всей системы (иначе сумма моментов о опоре не равна нулю).

Общая масса: m1 + M + m2 = 30 + 25 + 35 = 90 кг.

Moment всей системы относительно левого конца: m1·x1 + M·x_M + m2·x2 = 30·0 + 25·3 + 35·6 = 0 + 75 + 210 = 285 кг·м.

Координата центра масс x_cm относительно левого конца: x_cm = (cumulative moment) / (общая масса) = 285 / 90 ≈ 3.1667 м.

Итак, точка опоры должна находиться на расстоянии a = x_cm ≈ 3.17 м от левого конца доски. Это значит, от правого конца доски (6 − a) ≈ 2.83 м.

2. Сила реакции опоры Система статически равна, и опора обеспечивает вертикальную реакцию R. Все силы — вниз: m1g, M g, m2 g, вверх — R. По условию равновесия сумма вертикальных сил нулe:

R = (m1 + M + m2) g = 90 g.

Если взять g ≈ 9.8 м/с², то: R ≈ 90 × 9.8 ≈ 882 Н.

Дополнительные проверки:

• Принимая точку опоры в a ≈ 3.17 м, момент сил вокруг этой точки будет равен нулю, так как центр масс всей системы размещается прямо над опорой.
• Общая сила тяжести системы равна сумме весов: m1g + Mg + m2g = 294 + 245 + 343 = 882 Н (при g = 9.8).

Ответ:

• Положение точки опоры: примерно на 3.17 м от левого конца доски (или примерно на 2.83 м от правого конца).
• Сила реакции опоры: приблизительно 882 Н (при g = 9.8 м/с²).