由牛顿第三定律知,物块经过C点时对轨道压力的大小为FN′=FN=43 N
(3)因物块到达A点时的速度为3 m/s,小于传送带速度,故物块在传送带上一直做匀加速直线运动 μmg=ma, a=3 m/s2
v 2
PA间的距离xPA==1.5 m.
2a
6. 如图6所示,半径R=1.0 m的光滑圆弧轨道固定在竖直平面
内,轨道的一个端点B和圆心O的连线与水平方向间的夹角 θ= 37°,另一端点C为轨道的最低点.C点右侧的水平路面 上紧挨C点放置一木板,木板质量M =1 kg,上表面与C点 等高.质量m=1 kg的物块(可视为质点)从空中A点以
v0=1.2 m/s的速度水平抛出,恰好从轨道的B端沿切线方向进入轨道. 图6 已知物块与木板间的动摩擦因数μ1=0.2,木板与路面间的动摩擦因数μ2=0.05,sin 37° =0.6,cos 37°=0.8,取g=10 m/s2.试求: (1)物块经过轨道上的C点时对轨道的压力;
(2)设木板受到的最大静摩擦力跟滑动摩擦力相等,则木板至少多长才能使物块不从木板上滑下?
答案 (1)46 N (2)6 m
解析 (1)设物块经过B点时的速度为vB,则 vBsin 37°=v0
设物块经过C点的速度为vC,由机械能守恒得: 1122
mvB+mg(R+Rsin 37°)=vC 22
vC2物块经过C点时,设轨道对物块的支持力为FC,根据牛顿第二定律得:FC-mg=
R联立解得:FC=46 N
由牛顿第三定律可知,物块经过圆轨道上的C点时对轨道的压力为46 N
(2)物块在木板上滑动时,设物块和木板的加速度大小分别为a1、a2,得:μ1mg=ma1 μ1mg-μ2(M+m)g=Ma2
设物块和木板经过时间t达到共同速度v,其位移分别为x1、x2,则:对物块有: vC-a1t=v v2-vC=-2a1x1 对木板有:a2t=v v2=2a2x2
设木板长度至少为L,由题意得:L≥x1-x2 联立解得:L≥6 m
即木板长度至少6 m才能使物块不从木板上滑下.
2