足够长质量为M=8kg的小车放在光滑水平面上,在其右端置一质量为m=2kg的小物块,物块与车的动摩擦因数为0.5(设物块与小车的最大静摩擦与滑动摩擦力相等).(1)在作用在小车上的水平外力F=40N作用下经t=1s物块相对地面的位移多大?(2)在作用在小车上的水平外力F=60N作用下经t=1s物块相对地面的位移多大?小车相对地面的位移多大?

问题描述:

足够长质量为M=8kg的小车放在光滑水平面上,在其右端置一质量为m=2kg的小物块,物块与车的动摩擦因数为0.5
(设物块与小车的最大静摩擦与滑动摩擦力相等).(1)在作用在小车上的水平外力F=40N作用下经t=1s物块相对地面的位移多大?(2)在作用在小车上的水平外力F=60N作用下经t=1s物块相对地面的位移多大?小车相对地面的位移多大?

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取g=10m/s²
(1)在水平外力F=40N作用下,小车与物块组成的体系的加速度为:a=F/(M+m)=40÷(8+2)=4m/s²,物块的水平加速度的外力只有摩擦力来充当,要达到4m/s²的加速度,需要摩擦力的数值为4×2=8N,而小物块与小车之间的最大静摩擦力为:mg×μ=2×10×0.5=10N,没有超过最大静摩擦力,因此,物块与小车之间没有发生相对运动。小物块的加速度也是4m/s²,则其经t=1s发生的相对地面的位移为:S=0.5at^2=0.5×4×1=2m 。
(2)在水平外力F=60N作用下,小车与物块组成的体系的加速度为:a=F/(M+m)=60÷(8+2)=6m/s²,物块的水平加速度的外力只有摩擦力来充当,要达到6m/s²的加速度,需要摩擦力的数值为6×2=12N,而小物块与小车之间的最大静摩擦力为:mg×μ=2×10×0.5=10N,超过了最大静摩擦力,因此,物块与小车之间发生相对运动。小物块的加速度为:物块与小车之间的滑动摩擦力÷物块质量=mg×μ÷m=gμ=10×0.5=5m/s²,则物块经t=1s发生的相对地面的位移为:S=0.5at^2=0.5×5×1=2.5m;小车的加速度是6m/s²,小车相对于地面的位移为S=0.5at^2=0.5×6×1=3m 。

若小车与物块产生相对运动:小物块对小车的摩擦力为 mgu=2*10*0.5=10N小物块加速度为 a=F/m=10/2=5 m/s*s因为有相对运动,小车加速度应>物块加速度F合=ma=8*5=40NF=F合+摩擦力=50N即F至少为50N时小车才能与物块产生相...