Question

【題目】如圖所示，有一塊木板靜止在光滑水平面上，木板質(zhì)量，長 。木板右端放著一個小滑塊，小滑塊質(zhì)量，其尺寸遠小于L，可視為質(zhì)點，它與木板之間的動摩擦因數(shù)，。

（1）現(xiàn)用水平向右的恒力 F作用在木板M上，為了使得 m能從M上滑落下來，求F的大小范圍。

（2）若其它條件不變，恒力，作用時間t后撤去，求m在M上滑動而不會滑落時力F最長作用時間t。

Answer 1

【答案】（1），且保持作用一般時間后，小滑塊將從木板上滑落下來。（2）。

【解析】

（1）小滑塊與木板間的滑動摩擦力為：

滑動摩擦力f是使滑塊產(chǎn)生加速度的最大合外力，其最大加速度為：

；

當(dāng)木板的加速度時，滑塊將相對于木板向左滑動，直至脫離木板，對M根據(jù)牛頓第二定律可得：

解得：

；

即當(dāng)，且保持作用一般時間后，小滑塊將從木板上滑落下來。

（2）當(dāng)恒力時，木板的加速度，由牛頓第二定律得：

解得：

設(shè)F作用的最長時間為t，在撤去F時m的速度為，M的速度為，根據(jù)速度時間關(guān)系可得：

設(shè)最后的共同速度v，根據(jù)動量守恒定律可得：

解得：

從撤去拉力到達到共速經(jīng)過的時間為，對m根據(jù)速度時間關(guān)系可得：

撤去拉力前的相對位移為：

撤去拉力后的相對位移為：

根據(jù)位移關(guān)系可得：

解得：

。