用力去推一个放置在水平地面上质量为M的物体,如果力与水平面的夹角为Φ,物体与地面的摩擦系数为μ,那么(1)要使物体匀速运动,F应为多大?(2)为什么当Φ角角过大时,无论F多大都推不动物体?(3)当物体刚好不能运动时,Φ角的临界值为多大?

问题描述:

用力去推一个放置在水平地面上质量为M的物体,如果力与水平面的夹角为Φ,物体与地面的摩擦系数为μ,那么(1)要使物体匀速运动,F应为多大?(2)为什么当Φ角角过大时,无论F多大都推不动物体?(3)当物体刚好不能运动时,Φ角的临界值为多大?

要使物体匀速运动,F应为:FcosΦ=f
而:N=FsinΦ+mg并且:f=μN
由以上三个式子可得:
F(cosΦ-μsinΦ) =μmg……(a)
令μ=tanθ,则sinθ=μ/√(1+μ²),cosθ=1/√(1+μ²),有:
cosΦ-μsinΦ=(1/cosθ)(cosΦcosθ-sinΦsinθ)=(1/cosθ) cos(Φ+θ)=√(1+μ²) cos(Φ+θ)
把它代入(a)得:
F√(1+μ²) cos(Φ+θ)=μmg……(b)
由(b)式知:
(1)当Φ+θ