如图所示,一块木板静止在光滑且足够长的水平面上,木板质量M=4kg,长度L=1.4m;木板右端放着一个小滑块N,小滑块质量m=1kg,其尺寸远小于L,小滑块与木块之间的动摩擦因数μ=0.4 (g=10m/s2

问题描述:

如图所示,一块木板静止在光滑且足够长的水平面上,木板质量M=4kg,长度L=1.4m;木板右端放着一个小滑块N,小滑块质量m=1kg,其尺寸远小于L,小滑块与木块之间的动摩擦因数μ=0.4 (g=10m/s2).

(1)现用恒力F作用在木板M上,为了使得N能从M上面滑落下来,问:F大小的范围是什么?
(2)其他条件不变,若恒力F=22.8N,且始终使用在M上,最终使得N能从M上面滑落下来.问:N在M上面滑动的时间是多长?

(1)小滑块与木板间的滑动摩擦力f=μN=μmg,它在f作用下向右做匀加速运动的加速度为:a1=

f
m
=μg=4 m/s2
木板在拉力F和f作用下向右做匀加速运动的加速度为:a2=
F−f
m

而要使N能从M上面滑落下来的条件是a2>a1
所以得:F>μ(M+m)g=20 N
(2)设N在M上面滑动的时间为t,当恒力F=22.8 N时,木板的加速度为:
a2=
F−f
M
22.8−0.4×10
4
═4.7 m/s2
小滑块在时间t内运动的位移为:s1=
1
2
a1t2
木板在时间t内运动位移为:s2=
1
2
a2t2
因s2-s1=L
得:
1
2
×
4.7 t2-
1
2
×
4t2=1.4,
解得:t=2 s.
答:(1)F的大小范围为F>20N;
(2)N在M上面滑动的时间是2s.