如图所示,一质量为M=4kg,长为L=1.5m的木板放在水平地面上,已知木板与地面间动摩擦因数为0.1,在此木板的右端上还有一质量为m=1kg的铁块,且视小铁块为质点,木板厚度不计;今对木板突

问题描述:

如图所示,一质量为M=4kg,长为L=1.5m的木板放在水平地面上,已知木板与地面间动摩擦因数为0.1,在此木板的右端上还有一质量为m=1kg的铁块,且视小铁块为质点,木板厚度不计;今对木板突然施加一个水平向右的拉力. 

①若不计铁块与木板间的摩擦,且拉力为8N,则小铁块经多长时间将离开木板?
②若铁块与木板间的动摩擦因数为0.2,铁块与地面间的动摩擦因数为0.1,要想小铁块对地的总位移不超过1.5m,则施加在木板水平向右的拉力满足什么条件?(g=10m/s2

(1)对长木板受力分析  有
F1=F-(M+m)gμ 
  a1=

F1
m
=0.75m/s2   
   x1=L=
1
2
at2
    
得t=2s
答:小铁块经2s将离开木板.
(2)相对地面:铁块在木版上时a11g=2m/s2;铁块在地面上时a22g=1m/s2
木板对地面加速度a=
F−f1f2
M

f11gm,f22g(m+M).
铁块相对地面位移有 2 a1x1=v12和2 a2x2=v12  并且满足 x2+x1≤1.5m.
令铁块在木版上滑行时间为t1,则v1=a1t1,则铁块对地面位移x1=
1
2
a1t12
 和木板对地面位移 x=
1
2
at12
,而且x=x1+L.
所以 F≥39N
答:施加在木板水平向右的拉力满足F≥39N.