如图所示,质量M=8kg的长木板放在光滑水平面上,在长木板的右端施加一水平恒力F=8N,当长木板向右的运动速率达到v1=10m/s时,在其右端有一质量m=2kg的小物块(可视为质点)以水平向左的速

问题描述:

如图所示,质量M=8kg的长木板放在光滑水平面上,在长木板的右端施加一水平恒力F=8N,当长木板向右的运动速率达到v1=10m/s时,在其右端有一质量m=2kg的小物块(可视为质点)以水平向左的速率v2=2m/s滑上木板,物块与长木板间的动摩擦因数μ=0.2,小物块始终没离开长木板,g取10m/s2.求:

(1)经过多长时间小物块与长木板相对静止;
(2)长木板至少要多长才能保证小物块不滑离长木板.

(1)小物块的加速度为a2=μg=2m/s2,水平向右
长木板的加速度为:a1

F−μmg
M
=0.5 m/s2   水平向右
令刚相对静止时他们的共同速度为v,以木板运动的方向为正方向
对小物块有:v=-v2+a2t
对木板有:v=v1+a1t
解得:t=8s;v=14m/s
故经过8s小物块与长木板保持相对静止.
(2)此过程中小物块的位移为:
x2
v2+v
2
t=48m

长木板的位移为:x1
v1+v
2
t=96m

所以长木板的长度至少为:L=x1-x2=48m.
故长木板至少的长度为48m.