如图所示,一质量m=5kg物体在斜向上的力F拉动下,在水平地面上向右做初速为零的匀加速直线运动.已知力F=50N,物体与地面间动摩擦因数μ=0.4,力F与水平方向的夹角θ=37°.(sin37°=0.6,cos37°=0.8,g=10m/s2).
(1)求物体对地面的压力大小;
(2)求力F作用5秒时物体的速度大小;
(3)如果力F作用5s后撤去,则滑块在从开始运动的15s内通过的位移是多大?
网友回答
解:(1)撤去外力前,物体的受力情况如图所示
水平方向,由牛顿第二定律得
?? Fcos37°-Ff=ma1 ①
竖直方向,由平衡条件得:
?? Fsin37°+FN=mg ②
又Ff=μFN ③
①②③联立三式代入数据解得FN=20N,a1=6.4m/s
根据牛顿第三定律得:体对地面的压力大小FN′=FN=20N
(2)由公式v=at得:
撤去外力时木块的速度:v=a1t1=6.4×5m/s=32m/s
(3)力F作用5s后撤去,物体滑行的加速度大小为a2==4m/s2
则从撤去F到物体停止所用时间为t2==8s,故撤去F10s内物体通过的位移为x2==m=128m
撤去F前的位移为x1==80m
故滑块在从开始运动的15s内通过的位移是x=x1+x2=208m
答:(1)物体对地面的压力大小是20N;
(2)力F作用5秒时物体的速度大小是32m/s;
(3)滑块在从开始运动的15s内通过的位移是208m.
解析分析:(1)对物体进行受力分析,物体处于匀加速运动状态,建立直角坐标系,根据x轴方向和y轴方向合力为零,根据牛顿第二定律求出地面对物体支持力的大小,即可根据牛顿第三定律得出物体对地面的压力大小.
(2)由牛顿第二定律求得加速度a,由v=at求速度.
(3)力F作用5s后撤去,由牛顿第二定律求出加速度,由运动学公式求出滑行时间,判断滑块滑行10s末的状态,再求位移.
点评:在运动学和力学综合的问题中,加速度是前后联系的桥梁,通过加速度,可以根据力求运动,也可以根据运动求力