如图所示,将重为G的物体A放在倾角为30°的斜面上,A与斜面间的动摩擦因数μ=0.1,那么对A施加一个多大的水平力F,可使A物体保持静止?(设A所受最大静摩擦力与滑动摩擦力大小相等)
问题描述:
如图所示,将重为G的物体A放在倾角为30°的斜面上,A与斜面间的动摩擦因数μ=0.1,那么对A施加一个多大的水平力F,可使A物体保持静止?(设A所受最大静摩擦力与滑动摩擦力大小相等)
答
当物体A有沿着斜面向上运动的趋势时,其受力如图甲所示.
沿着斜面、垂直斜面建立坐标系,由平衡条件得:
在x轴上:Fcosα-f=Gsinα ①
在y轴上:FN=Gcosα+Fsinα ②
摩擦力:fm=μFN ③
由以上三式解得:
F═0.72G
当物体A有沿着斜面向下运动的趋势时,其受力如图乙所示.
在x轴上:Fcosα+f=Gsinα ④
在y轴上:FN=Gcosα+Fsinα ⑤
摩擦力:fm=μFN ⑥
由④⑤⑥得作用力:
F=
=0.45GG(σινα−μcosα) cosα+μsinα
考虑两个结果可知,水平力F的取值范围为:0.45G<F<0.72G.
答案解析:考虑恰好不上滑和恰好不下滑两种临界情况,对物体受力分析,根据正交分解,运用共点力平衡求出水平力F的大小.
考试点:共点力平衡的条件及其应用;物体的弹性和弹力.
知识点:解决本题的关键正确地进行受力分析,抓住合力等于零,找到临界条件,运用正交分解进行求解;注意物体可静摩擦力可以平行斜面向上,也可能平行斜面向下.