如图所示,在倾角为θ的光滑斜面顶端有一质点A自静止开始*下滑,同时另一质点B自静止开始由斜面底端向左以恒定加速度a沿光滑水平面运动,A滑下后能沿斜面底部的光滑小圆弧平稳地
问题描述:
如图所示,在倾角为θ的光滑斜面顶端有一质点A自静止开始*下滑,同时另一质点B自静止开始由斜面底端向左以恒定加速度a沿光滑水平面运动,A滑下后能沿斜面底部的光滑小圆弧平稳地朝B追去,为使A能追上B,B的加速度最大值是多少?
答
A滑到底端后做匀速直线运动,在B的速度小于A之前,两者距离越来越小,若速度相等直线未追上B,速度相等后不会追上,因为AB距离又越来越大,可知A要追上B,则追上B时的速度必大于等于B的速度.
设A滑到底端的速度为vA,滑到底端的时间为t1,A追上B所用的时间为t.临界情况为当B的加速度最大时,此时A追上B时,两者速度恰好相等.
速度相等时,根据平均速度公式,B的位移xB=
t.vA 2
A做匀速运动的位移xA=vA(t-t1)
A追上B时,有xB=xA,即
t=vA(t−t1),解得t1=vA 2
.t 2
A做匀加速运动的加速度aA=
=F合 m
=gsinθ.,又aA=mgsinθ m
=vA t1
2vA
t
B做匀加速直线运动的加速度aB=
=vA t
=aA 2
gsinθ.1 2
故为使A追上B,B的加速度的最大值为
gsinθ.1 2