如图所示,小车质量M为2.0kg,与水平地面阻力忽略不计,小物块质量m=0.50kg,小物块与小车间的动摩擦因数为0.3,则:(g=10m/s2)
(1)小车在外力作用下以1m/s2的加速度向右运动时,小物块受到的摩擦力是多大?
(2)欲使小车产生4m/s2的加速度,给小车需要提供多大的水平推力?
(3)若静止小车在8.5N水平推力作用下作用了1.5s后撤去,小物块由车的右端向左滑动到车的左端刚好没有掉下,求小物块在小车上运动的总时间?
网友回答
解:m与M间的最大静摩擦力Ff=μmg=1.5N,当m与M恰好相对滑动时的临界加速度为:
?? a0==3m/s2
拉力的临界值为F0=(M+m)a0=7.5N
(1)当a=1.2m/s2<a0时,m未相对滑动,则小物块受到的摩擦力Ff=ma=0.5N
(2)当a=4m/s2>a0时,m与M相对滑动,则
? 对m有:Ff=μmg=1.5N,
? 对M有:F-Ff=Ma
则F=Ff+Ma=9.5N
(3)当F=8.5N时,a车==3.5m/s2,
撤去拉力后,a′车==0.75m/s2
物块的加速度一直是 a0==3m/s2.
1.5s末,物块和车的速度分别是:v物=a0t1=4.5m/s;v车=a车t1=5.25m/s
再经过时间t2两车达到共同速度v,则
?? v=v物+a0t2=v车-a′车t2,
得t2=0.2s
故t=t1+t2=1.7s
答:
(1)小车在外力作用下以1m/s2的加速度向右运动时,小物块受到的摩擦力是7.5N.
(2)欲使小车产生4m/s2的加速度,给小车需要提供9.5N大的水平推力.
(3)小物块在小车上运动的总时间是1.7s.
解析分析:(1)先求两者即将相对滑动的临界加速度,由于实际加速度小于临界加速度,故两物体相对静止,物体受摩擦力等于合力;
(2)实际加速度大于临界加速度,故两物体相对滑动,两物体间为滑动摩擦力,对小车受力分析,结合牛顿第二定律可求解;
(3)分别对小车和物体受力分析,结合牛顿第二定律求出他们的加速度,再由速度时间公式求出1.5s末的速度.小物块由车的右端向左滑动到车的左端刚好没有掉下,两者速度相等,由此关系运用速度公式列式求出时间,即可求得总时间.
点评:本题关键抓住两物体即将相对滑动的临界状态,求出临界加速度;同时抓住运用好临界条件:速度相等,求解时间.