挂在墙上的石英钟的秒针在走动时会受到摩擦力和阻力的作用

题目

挂在墙上的石英钟的秒针在走动时会受到摩擦力和阻力的作用
当钟内的电池耗尽时,其秒针往往停在表盘上的啥位置?
是在6的位置?还是在9的位置?

答案

石英钟的秒针在走动时,受到摩擦力的作用位置是转轴处,并且属于静摩擦力,是间接由钟中的电池提供能量;
而重力的作用位置则位于秒针的重心上.而且,秒针的运动属于转动,必须从力矩的平衡的角度去考虑.
正常情况下电池能的能量充足,即作用在秒针上的静摩擦力,产生的力矩大于重力的最大力矩,当石英钟内电池的电能耗尽时,电池提供动力,正好产生与重力的最大力矩等大反向力矩,此时秒针达到力矩平衡,停止转动.
也就是说,当石英钟内的电池的电能耗尽,秒针停在表盘上时,重力产生最大的反向力矩.
我们知道秒针转动的方向顺时针的,故这里的重力产生的最大的反向力矩指：逆时针最大.重力矩＝重力的大小x重力臂.当秒针到达表盘的9处时,支点到重力作用方向的距离最大,即重力臂最大,故重力矩最大,故秒针会停在表盘上的9位置处.