已知雪橇与斜面间的动摩擦因数μ=0.25,假设斜面足够长.sin 37°=0.6,g取10 m/s2,不计空气阻力.试求:
(1)滑雪者沿斜面上滑的最大距离;
(2)若滑雪者滑行至最高点后掉转方向向下自由滑行,求他滑到起点时的速度大小.
答案 (1)4 m (2)4 m/s
解析 (1)上滑过程中,对滑雪者进行受力分析,如图所示,
滑雪者受重力mg、支持力N、摩擦力f作用,设滑雪者的加速度为a1.根据牛顿第二定律有:
mgsin θ+f=ma1,a1方向沿斜面向下.
在垂直于斜面方向有:N=mgcos θ
又摩擦力f=μN
由以上各式解得:a1=g(sin θ+μcos θ)=8 m/s2
滑雪者沿斜面向上做匀减速直线运动,速度减为零时的位移x==4 m,即滑雪者沿斜面上滑的最大距离为4 m.
(2)滑雪者沿斜面下滑时,对其受力分析如图所示.
滑雪者受到重力mg、支持力N′及沿斜面向上的摩擦力f′,设加速度大小为a2.根据牛顿第二定律有:mgsin θ-f′=ma2,a2方向沿斜面向下.
在垂直于斜面方向有:N′=mgcos θ
又摩擦力f′=μN′
由以上各式解得:a2=g(sin θ-μcos θ)=4 m/s2
滑雪者沿斜面向下做初速度为零的匀加速直线运动,滑到出发点时的位移大小为4 m,速度大小为v==4 m/s.
5、如图所示,质量m=2 kg的物体静止在水平地面上,物体与水平面间的滑动摩擦力大小等于它们间弹力的0.25倍,现对物体施加一个大小F=8 N、与水平方向成θ=37°角斜向上的拉力,已知sin 37°=0.6,cos 37°=0.8,g取10 m/s2.求: