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

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
−3−0.2×1×10
1
m/s2=-5m/s2
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
−10
−5
s
=2s
x1
v0
2
t1
10
2
×2m
=10m
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
−3−0.2×1×10
1
m/s2=-1m/s2
第3s内,物体从初速度为零做反向加速运动,位移为x2,则x2
1
2
a2
t 22
1
2
×(−1)×12=−0.5
m          
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.