問題詳情:
如圖,光滑水平面上靜置一長木板A,質量M=4kg,A的最前端放一小物塊B(可視爲質點),質量m=1kg,A與B間動摩擦因數μ=0.2.現對木板A施加一水平向右的拉力F,取g=10m/s2.則:
(1)若拉力F1=5N,A、B一起加速運動,求A對B的靜摩擦力f的大小和方向;
(2)爲保*A、B一起加速運動而不發生相對滑動,求拉力的最大值Fm(設最大靜摩擦力與滑動摩擦力相等);
(3)若拉力F2=14N,在力F2作用t=ls後撤去,要使物塊不從木板上滑下,求木板的最小長度L
【回答】
(1)f= 1N,方向水平向右;(2)Fm= 10N。(3)木板的最小長度L是0.7m。
【解析】
(1)對AB整體分析,由牛頓第二定律得:F1=(M+m)a1
對B,由牛頓第二定律得:f=ma1聯立解得f =1N,方向水平向右;
(2)對AB整體,由牛頓第二定律得:Fm=(M+m)a2對B,有:μmg=ma2聯立解得:Fm=10N
(3)因爲F2>Fm,所以AB間發生了相對滑動,木塊B加速度爲:a2=μg=2m/s2。木板A加速度爲a3,則:F2-μmg=Ma3解得:a3=3m/s2。
1s末A的速度爲:vA=a3t=3m/s
B的速度爲:vB=a2t=2m/s
1s末A、B相對位移爲:△l1==0.5m撤去F2後,t′s後A、B共速
對A:-μmg=Ma4可得:a4=-0.5m/s2。共速時有:vA+a4t′=vB+a2t′可得:t′=0.4s撤去F2後A、B相對位移爲:△l2==0.2m爲使物塊不從木板上滑下,木板的最小長度爲:L=△l1+△l2=0.7m。
知識點:牛頓運動定律的應用
題型:解答題