在某一旅游景区,建有一山坡滑雪运动项目.某段斜坡可看成倾角θ=30°的斜面,一名滑雪者总质量m=80kg,他在这段斜坡上从静止开始匀加速下滑50m时,其速度增大到20m/s,(不计空气阻力,
问题描述:
在某一旅游景区,建有一山坡滑雪运动项目.某段斜坡可看成倾角θ=30°的斜面,一名滑雪者总质量m=80kg,他在这段斜坡上从静止开始匀加速下滑50m时,其速度增大到20m/s,(不计空气阻力,取g=10m/s2)问:
(1)滑雪者在下滑过程中受到的摩擦力f为多大?
(2)滑板与雪地之间的动摩擦因数μ为多大?
答
(1)以滑雪者为研究对象,其受力情况如图所示,受到重力G=mg,斜坡的支持力N和摩擦力f.
将重力G沿斜面和垂直斜面方向分解为G1和G2.
由几何知识得:
G1=mgsinθ
G2=mgcosθ
设下滑的加速度为a,由公式
−
v
2t
=2as可得:
v
20
a=
=
−
v
2t
v
20
2s
m/s2=4m/s2
202−0 2×50
由牛顿第二定律得:F合=ma=80×4N=320N
由受力分析图可知:F合=G1-f=mgsinθ-f
联立解得:f=80N
(2)斜面的支持力 N=G2=mgcosθ
滑动摩擦力公式 f=μN
两式联立解得:μ=0.12
答:(1)滑雪者在下滑过程中受到的摩擦力f为80N;
(2)滑板与雪地之间的动摩擦因数μ为0.12.