问题标题:
如图所示,物体A放在足够长的木板B上,木板B静止于水平面上.已知A的质量mA和B的质量mB均为2.0kg,A、B之间的动摩擦因数μ1=0.2,B与水平面之间的动摩擦因数μ2=0.1,最大静摩擦力与滑动摩擦
问题描述:
如图所示,物体A放在足够长的木板B上,木板B静止于水平面上.已知A的质量mA和B的质量mB均为2.0kg,A、B之间的动摩擦因数μ1=0.2,B与水平面之间的动摩擦因数μ2=0.1,最大静摩擦力与滑动摩擦力大小视为相等,重力加速度g取10m/s2.若从t=0开始,木板B受F1=16N的水平恒力作用,t=1s时F1改为F2=4N,方向不变,t=3s时撤去F2.
(1)木板B受F1=16N的水平恒力作用时,A、B的加速度aA、aB各为多少?
(2)从t=0开始,到A、B都静止,A在B上相对B滑行的时间为多少?
史立军回答:
(1)根据牛顿第二定律得
对A:μ1mAg=mAaA
解得:aA=μ1g=0.2×10m/s2=2 m/s2
对B:F1-μ2(mA+mB) g-μ1mAg=mBaB
代入数据得
aB=4 m/s2
(2)t1=1s时,A、B分别为vA、vB
vA=aA t1=2×1 m/s=2 m/s
vB=aB t1=4×1 m/s=4 m/s
F1改为F2=4N后,在B速度大于A速度的过程,A的加速度不变,B的加速度设为aB′,根据牛顿第二定律得
F2-μ2(mA+mB) g-μ1mAg=maB′
代入数据得aB′=-2m/s2
设经过时间t2,A、B速度相等,由于AB之间的最大静摩擦力fm=μ1mAg=0.2×2.0×10N=4N
假如AB相对静止,整体分析合外力为:
F合=F2-μ2(mA+mB)g=0N<fm此后它们保持相对静止.
vA+aA t2=vB+aB′t2
代入数据得t2=0.5s
A在B上相对B滑行的时间为t=t1+t2=1.5s
答:(1)木板B受F1=16N的水平恒力作用时,A、B的加速度aA、aB各为2 m/s2 4 m/s2
(2)A在B上相对B滑行的时间为1.5 s
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