质量为30kg的小孩坐在10kg的雪橇上,大人用大小为100N、与水平方向成37°斜向上的拉力,从静止开始使雪橇做匀加速直线运动,10s时撤去拉力,使雪橇*滑行,设雪橇与地面间的动摩擦因数
问题描述:
质量为30kg的小孩坐在10kg的雪橇上,大人用大小为100N、与水平方向成37°斜向上的拉力,从静止开始使雪橇做匀加速直线运动,10s时撤去拉力,使雪橇*滑行,设雪橇与地面间的动摩擦因数为0.2,(sin37°=0.6,cos37°=0.8,g取10m/s2)求:
(1)10s末雪橇的速度;
(2)雪橇运动的总路程.
答
(1)对小孩和雪橇整体受力分析如图所示:
根据牛顿第二定律:
水平方向:Fcosθ-Ff=ma1
竖直方向:FN+Fsinθ-mg=0
又:Ff=μFN
代入数据解得a1=0.3m/s2
根据运动学公式,10s末的速度为v=a1t=3m/s
(2)撤去F前,整体做加速运动,位移x1=
a11 2
=15m
t
2
撤去F后,整体做减速运动,根据牛顿第二定律有:
滑动的加速度为-μmg=ma2
根据运动学公式:0-v2=2ax2
解得:x2=2.25m
雪橇运动的总路程为x=x1+x2=17.25m
答:(1)10s末雪橇的速度为3m/s;
(2)雪橇运动的总路程为17.25m.