在海滨游乐场里有一种滑沙运动,人坐在滑板上从斜坡高处A由静止开始滑下,滑到斜坡底端B点后沿滑道在滑行

问题描述:

在海滨游乐场里有一种滑沙运动,人坐在滑板上从斜坡高处A由静止开始滑下,滑到斜坡底端B点后沿滑道在滑行
一段距离到C点停下来.若某人和滑板总质量m为60kg滑板和水平滑道间的动摩擦因数为0.5,斜坡倾角f=37度sin37=0.6,cos37=0.8,斜坡和水平滑道间是平滑连接的,整个运动过程中空气阻力忽略不计,取g=10m/s求:(2)由于场地限制,A点到C点的水平距离为s=50m,为确保人身安全,假如你是设计师,你认为在设计斜坡滑道时,高度h应为多少?

滑板与斜坡之间考虑摩擦吗?这很重要.
①假设滑板与斜坡之间不考虑摩擦:
设高度H,则水平滑道长L=s-H/tg37=50-4/3H
水平摩擦力F=mg*μ=60*10*0.5=300N
理想状态下:C点速度为0,人在坡顶的势能全部被摩擦力消耗
F*L=mgH
mgμ(50-4/3H)=mgH,解得:H=15m.
②如果滑板与斜坡之间考虑摩擦,略复杂一点,斜面摩擦力也做功.
假设滑板与斜坡之间的摩擦系数也是μ=0.5.
滑板与斜坡之间的正压力R=mgcos37,摩擦力F2=Rμ=μ*mgcos37
斜道长L2=H/sin37
F*L+F2*L2=mgH
mgμ(50-4/3H)+μ*mgcos37*H/sin37=mgH
H=25mF*L+F2*L2=mgH是啥意思?F*L:水平段摩擦力作的功(负功)F2*L2:斜坡段摩擦力作的功(负功)mgH:重力作功(正功)因为A点速度为0,C点速度为0,所以动能增加为0,即:ΔE=0根据动能定理:mgH-F*L-F2*L2=0,所以:F*L+F2*L2=mgH