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问题: 物理问题

质量为M的长为L的长木板,放置在光滑的水平面上,长木板上最有端放着一质量为m的小物体,设m与M间的静摩擦因数为u1,动摩擦因数为u2,现有一拉力在长木板右端水平拉长木板,求
(1)若小物体m相对于长木板M无滑动,则加在长木板上的力F1的最大值?
(2)若加在长木板M上恒定的拉力F2(F2>F1),欲把长木板从小物体m下抽出来所做的功为多少?

解答:

先说明一下:
最大静摩擦力略大于滑动摩擦力,如果静摩擦系数为μ1,动摩擦系数为μ2,则μ1>μ2,且最大静摩擦力f1=μ1F正压力,滑动摩擦力f2=μF正压力,即f1>f2,当物体静止时如果外力小于等于f1,物体是不会滑动的(即使外力F=f1>f2).
1)
相对静止,整体法求得加速度a=F1/(M+m)
对于物体f1=μ1mg=ma=mF1/(M+m)
所以F1=μ1(M+m)g
2)木板加速度a1=(F2-μ2mg)/M
运动距离s1=a1t^2/2
末速度v1=a1t
物体加速度a2=μ2g
运动距离s2=a2t^2/2
末速度v2=a2t
s1-s2=L=(a1-a2)t^2/2
所以t=√[2L/(a1-a2)]=√{2LM/[F2-(M+m)μ2g]}
木板动能增量E1=Mv1^2/2
物体动能增量E2=mv2^2/2
摩擦力损失能量Q=μ2mgL
所以F2做功E=E1+E2+Q
将前面的a1,a2,t带入求得v1,v2再带入E1,E2即可得E的表达式,由于表达式太复杂,这里就不列出来了,自己带入列一下