有一小甲虫,在半径为R的半球碗中向上爬,设虫足于壁之间的动摩擦因数为u等于0.75 问它能爬到的最高点离碗底有多高?

问题描述:

 有一小甲虫,在半径为R的半球碗中向上爬,设虫足于壁之间的动摩擦因数为u等于0.75 问它能爬到的最高点离碗底有多高?

甲虫沿碗内表面缓慢向上爬的过程中,受到重力、支持力和摩擦力而动态处于平衡状态.
设最高点圆弧的切线与水平方向夹角为θ,根据平衡条件有:
  f=mgsinθ,N=mgcosθ,
且有f=μN,
得:tanθ=μ=0.75
解得:cosθ=0.8
又根据几何知识得最大高度为:h=R(1-cosθ)=R(1-0.8)=0.2R.
答:小甲虫能爬到的最高点离碗底的高度为0.2R.