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)
答
(1)对长木板受力分析 有
F1=F-(M+m)gμ
a1=
=0.75m/s2 F1 m
x1=L=
at2 1 2
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a1=μ1g=2m/s2;铁块在地面上时a2=μ2g=1m/s2;
木板对地面加速度a=
,F−f1−f2
M
f1=μ1gm,f2=μ2g(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=
a1t12 和木板对地面位移 x=1 2
at12,而且x=x1+L.1 2
所以 F≥39N
答:施加在木板水平向右的拉力满足F≥39N.