(2009?朝陽(yáng)區(qū)一模)火車與公路交叉處設(shè)置人工控制的欄桿,圖是欄桿的示意圖.欄桿全長(zhǎng)AB=6m,在欄桿的左端安裝配重,使欄桿和配重總體的重心位于O點(diǎn).欄桿的P點(diǎn)安裝轉(zhuǎn)軸,轉(zhuǎn)軸與支架C連接,使欄桿能繞P在豎直平面無(wú)摩擦轉(zhuǎn)動(dòng),支架C用兩塊木板做成,中間空隙可以容納欄桿.欄桿的B端擱置在支架D上,當(dāng)支架D上受到壓力為F
D時(shí),欄桿恰好在水平位置平衡.當(dāng)體重為G
人的管理人員雙腳站在水平地面時(shí),他對(duì)地面的壓強(qiáng)是p
1;當(dāng)他用力F
1豎直向下壓A端,使欄桿的B端剛好離開支架,此時(shí)人雙腳對(duì)地面的壓強(qiáng)是p
2.管理人員繼續(xù)用力可使欄桿逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)至豎直位置,并靠在支架C上.火車要通過(guò)時(shí),他要在A端用力F
2使欄桿由豎直位置開始離開支架C,使欄桿能順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)直至欄桿B端又?jǐn)R置在支架D上.已知AP=OP=1m,PE=
m,O點(diǎn)到欄桿下邊緣的距離OE=0.5m,p
1:p
2=2:1,欄桿與配重的總重G
桿=240
N.
求:(1)F
D(2)G
人(3)F
2的最小值,此時(shí)F
2的方向.(計(jì)算和結(jié)果可帶根號(hào))