拔河
拔河,即双方各执绳的一端进行角力的体育活动,属于中国的传统运动项目。拔河是一项团体运动,其团结合作的重要性不言而喻。作用在同一个物体上的多个分力,当力的方向相同且在同一条直线上时合力最大。因此所有队员拔河时绳子必须是一条直线,尽量使每个人的力都在一个方向上,如此才能产生最大的合力。如图所示,双方对绳有拉力,同时受到绳对双方的拉力。根据相互作用力知识,A方对绳的拉力与绳对A方的拉力相等,B方对绳的拉力与绳对B方的拉力相等,当一根绳静止或缓慢移动时,绳上的拉力处处相等,由此可知双方对绳的拉力大小相等均等于绳的张力且方向相反。
拔河时被拉动的一方是失败的,简单来说,拔河输掉比赛的情况有两种:情况1:两个队伍在拉扯时,运动员与地面之间的摩擦力会影响绳子的运动,如果输的一方人的姿势不变,原封不动的被拉了过来,这种情况主要是输在了最大静摩擦力。最大静摩擦力是指拉动物体,当物体即将滑动而未滑动时受到的摩擦力,即临界状态的最大摩擦力。要想增大这个摩擦力,可以通过增大与地面的正压力,比如选择体重较大的队员,或者通过增大人与地面的摩擦系数,如穿着具有良好摩擦性能的运动鞋。情况2:在拔河时,运动员的身体相当于杠杆,如果输的一方被拉得“转动起来”,即身体前倾后向前扑倒,最后脚底不稳输掉比赛,这种情况主要是输在了重力的力矩上。如图所示,专业的拔河比赛运动员,拔河时身体后倾的非常夸张。其目的就是为了增大重力的力矩。
所谓力矩,即力和力臂的乘积。拔河比赛为什么跟力矩有关系呢?如图所示。把人看作一个杠杆,人后仰时,绳子作用在人身上的力让人以脚底为支点向前旋转,即前倾,阻碍人发生转动的力是人的重力,身体后倾角度越大,重力的力臂越大,从而增大了力矩 , 同时也减小了绳子拉力的力矩。
综上,保证脚底不打滑的同时增大重力力矩,拔河比赛中想把人拉动或拉得前倾绝非易事。
请根据上述材料,回答下列问题:
(1)拔河比赛时,获胜和输掉的双方对绳子的拉力的大小(选填“相等”或“不相等”):
(2)拔河比赛时,应选择体重较(选填“轻”或“重”)的运动员参加比赛;
(3)根据杠杆平衡知识,被拉得前倾输掉比赛的一方,其重力力矩与绳子拉力的力矩的关系是,(选填“”“”或“”)
(4)如图所示,请写出拔河比赛中的任意一对平衡力:。