质量为1kg,初速度为10m/s的物体,沿粗糙水平面滑行,如图所示,物体与地面间的滑动摩擦系数为0.2,同时还受到一个与运动方向相反的,大小为3N的外力F作用,经3s钟后撤去外力,求物体滑
问题描述:
质量为1kg,初速度为10m/s的物体,沿粗糙水平面滑行,如图所示,物体与地面间的滑动摩擦系数为0.2,同时还受到一个与运动方向相反的,大小为3N的外力F作用,经3s钟后撤去外力,求物体滑行的总位移.(g取10/s2)
答
设以初速度的方向(向右)为正方向,由牛顿第二定律:
a1=
=−F−f m
m/s2=-5m/s2,−3−0.2×1×10 1
物体从10m/s的初速度到速度减为零所用的时间和位移分别为:
t1=
=0−v0
a1
s=2s−10 −5
x1=
•t1=v0 2
×2m=10m10 2
在F作用后2s,由于F>Ff,物体将反向(向左)做加速度运动,加速度为:
a2=
=−F+f m
m/s2=-1m/s2,−3−0.2×1×10 1
第3s内,物体从初速度为零做反向加速运动,位移为x2,则x2=
a21 2
=
t
22
×(−1)×12=−0.5m 1 2
当F撤去后,物体在摩擦阻力作用下做匀减速运动,运动方向还向左,摩擦力:f=μmg=0.2×1×10=2N
设向左的总位移是x3,由动能定理:-Fx2-f•x3=0
代入数据得:x3=-0.75m
所以,物体运动的总位移为:
s=s1+s3=10-0.75m=9.25m
答:物体滑行的总位移为9.25m.