如图所示,在倾角为θ的粗糙斜面上,一个质量为m的物体被水平力F推着静止于斜面上,物体与斜面间的动摩擦因数为μ,且μ<tanθ,求力F的取值范围.
问题描述:
如图所示,在倾角为θ的粗糙斜面上,一个质量为m的物体被水平力F推着静止于斜面上,物体与斜面间的动摩擦因数为μ,且μ<tanθ,求力F的取值范围.
答
当摩擦力沿斜面向下且达到最大值时,F最大,有
F1cosθ=f+mgsinθ
N=F1sinθ+mgcosθ
f=μN,
得:F1=
mgsinθ−μcosθ μsinθ+cosθ
当摩擦力沿斜面向上且达到最大值时,F最小,有
F2cosθ+f=mgsinθ
N=F2sinθ+mgcosθ
f=μN
得:F2=
mgμcosθ−sinθ cosθ−μsinθ
所以
mg≤F≤sinθ−μcosθ μsinθ+cosθ
mgμcosθ−sinθ cosθ−μsinθ
答:F的取值范围为:
mg≤F≤sinθ−μcosθ μsinθ+cosθ
mg.μcosθ−sinθ cosθ−μsinθ