如图所示,质量M=10kg的木楔
静止于粗糙水平地面上,木楔与地面间的
动摩擦因数m=0.2,在木楔的倾角为q=30°
的斜面上,有一质量m=1.0kg的物块由静止
开始沿斜面下滑,当滑行路程s=1.4m时,
其速度v=1.4m/s.在这个过程中木楔处于静止状态.求地面对木楔的摩擦力的大小和方向(取g=10m/s2).
如图所示,质量M=10kg的木楔
静止于粗糙水平地面上,木楔与地面间的
动摩擦因数m=0.2,在木楔的倾角为q=30°
的斜面上,有一质量m=1.0kg的物块由静止
开始沿斜面下滑,当滑行路程s=1.4m时,
其速度v=1.4m/s.在这个过程中木楔处于静止状态.求地面对木楔的摩擦力的大小和方向(取g=10m/s2).
由于木楔没有动,不能用公式f=mN计算木楔受到的摩擦力,题中所给出动摩擦因数的已知条件是多余的。首先要判断物块沿斜面向下做匀加速直线运动,由运动学公式v2t-v20=2as可得其加速度a=v2/2s=0.7m/s2,由于a< gsinq=5m/s2,可知物块受摩擦力作用,
物块和木楔的受力如图所示:
对物块,由牛顿第二定律得:
mgsinq-f1=ma f1=4.3N
mgcosq-N1=0 N1= N
对木楔,设地面对木楔的摩擦力如图
所示,由平衡条件:
f=N′1sinq-f′1cosq=0.61N
f的结果为正值,说明所设的方向与图设方向相同.
物体沿斜面下滑时加速度为 可见物体下滑时受到了斜面对它的动摩擦力(f1)作用,其受力图如图(甲): 运动方程为 解得f1=4.30(N),N1=8.66(N)。
木楔的受力图如图(乙): 图中N1、f1是物体(m)对它的正压力和动摩擦力,N是地面对它的支持力,Mg是重力,f2是地面对它的静摩擦力(假设向左)。 由于木楔没有动,水平方向受力平衡:N1sin30°-f1cos30°-f2=0 可得木楔受地面静摩擦力f2=N1sin30°-f1cos30°=0.61(N),方向向左