如图所示,质量为m=2.0kg的物体静止在水平面上,现用F=5.0N的水平拉力作用在物体上,在t=4.0s内可使物体产生x=4.0m的位移.则物体与水平面间的动摩擦因数μ为多少?要想使物体产生20.0m的位

问题描述:

如图所示,质量为m=2.0kg的物体静止在水平面上,现用F=5.0N的水平拉力作用在物体上,在t=4.0s内可使物体产生x=4.0m的位移.则物体与水平面间的动摩擦因数μ为多少?要想使物体产生20.0m的位移,则这个水平拉力最少作用多长时间?(g取10m/s2

根据x=

1
2
at2得,物体的加速度为:
a=
2x
t2
2×4
16
=0.5m/s2

根据牛顿第二定律得:F-μmg=ma
代入数据得:5-20μ=1,
解得:μ=0.2.
设水平拉力F作用一段距离s'后撤去,直至物体最终停止的全过程由动能定理:
Fs′-μmgs=0
解得:s′=
μmgs
F
0.2×20×20
5
=16m

根据s′=
1
2
at2

得:t′=
2s′
a
2×16
0.5
s=8s

答:动摩擦因数为0.2,水平力至少作用8s.