求一道关于杠杆和浮力的题目

以均匀细长棒AB,质量为M,A端用细线悬挂起来,悬线竖直,B端无阻碍地斜向浸在静水中,稳定时棒被浸没的部分的长度是全长的3/5,求棒的密度
大致的一个草图

以A点为支点,杆分别受重力和浮力产生的力矩,由平衡条件可知,合力矩为零,即
M顺=M逆
M顺=L1*G
M逆=L2*F浮
其中
L=m/ρ,
L1=(1/2)*L*cosθ=(1/2)*m*cosθ/ρ
L2=[2/5+(3/5)*(1/2)]*L*cosθ=[2/5+(3/5)*(1/2)]*m*cosθ/ρ
θ为杆与水平面的夹角
G=m*g
F浮=(3/5)*L*ρ水*g=(3/5)*m*ρ水*g/ρ
代入即可求得ρ
注意:
1,本体的支点选择是关键,选在A点,则绳子的拉力产生的力矩为零,因此不必要去算拉力的大小。当然可以选在其他地方,选择的要求是,尽量使求解过程简化。
2,重力作用点在重心,即几何中心,杆的中点。浮力的作用点在被淹没部分的重心,即被淹没部分的中点。
3,平衡的条件是,合力为零,合力矩为零同时满足。本题中不计绳子拉力的力矩,因此没有用合力为零。如支点选在其他地方,则要计绳子的力矩,要算拉力,就得用合力为零。可见支点的恰当选择,有利于求解过程的简化。
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