問題詳情:
如圖所示,一質量為M=5kg的斜面體放在水平地面上,斜面體與地面的動摩擦因數為μ1=0.5,斜面高度為h=0.45m,斜面體與小物塊的動摩擦因數為μ2=0.8,小物塊的質量為m=1kg,起初小物塊在斜面的豎直面上的最高點.現在從靜止開始在M上作用一水平恆力F,並且同時釋放m,取g=10m/s2,設小物塊與斜面間最大靜摩擦力等於它們之間的滑動摩擦力,小物塊可視為質點.問:
(1)要使M、m保持相對靜止一起向右做勻加速運動,加速度至少多大?
(2)此過程中水平恆力至少為多少?
【回答】
(1)以m為研究對象,根據牛頓第二定律,有:
豎直方向:mg﹣Ff=0
水平方向:FN=ma
又 Ff≤μ2FN
聯立解得:a≥12.5 m/s2
(2)以小物塊和斜面體為整體作為研究對象,由牛頓第二定律得:
F﹣μ1(M+m)g=(M+m)a
得:F≥105 N
答:(1)要使M、m保持相對靜止一起向右做勻加速運動,加速度至少為12.5 m/s2;
(2)此過程中水平恆力至少為105N.
知識點:牛頓運動定律的應用
題型:計算題