На лестницу действуют следующие силы: сила тяжести лестницы mg, сила тяжести человека Mg, сила нормальной реакции N1 в точке A и сила реакции N2 в точке O. Так как лестница находится в равновесии, то запишем первое условие равновесия (первый закон Ньютона) в проекции на обе оси и второе условие равновесия (правило моментов) относительно точки O.
⎧⎩⎨⎪⎪⎪⎪⎪⎪N2⋅sinβ=mg+Mg(1)N2⋅cosβ=N1(2)mg⋅L2⋅cosα+Mg⋅(L—l)⋅cosα—N1⋅L⋅sinα=0(3)
Поделим равенства (1) и (2) друг на друга:
tgβ=(m+M)gN1(4)
Из равенства (3) выразим реакцию N1:
N1=mgL⋅cosα+2Mg⋅(L—l)⋅cosα2L⋅sinα
N1=(mL+2M(L—l))g2L⋅tgα
Полученное подставим в (4), тогда:
tgβ=(m+M)g⋅2L⋅tgα(mL+2M(L—l))g
tgβ=(m+M)⋅2L⋅tgαmL+2M(L—l)
Окончательная формула примет вид:
β=arctg((m+M)⋅2L⋅tgαmL+2M(L—l))
Посчитаем численное значение искомого угла β:
Ответ: 1,22 рад.
β=arctg((15+60)⋅2⋅3⋅tg60∘15⋅3+2⋅60⋅(3—1))=70∘=1,22рад