如图所示,两个质量相等而粗糙程度不同的物体m1和m2,分别固定在一细棒的两端,放在一倾角为α的斜面上,设m1和m2与斜面的摩擦因数为μ1和μ2,并满足tanα=μ1μ2,细棒的质量不计

首页 > 考试 > 物理 > 高中物理 > 共点力的平衡/2022-10-22 / 加入收藏 / 阅读 [打印]

◎ 题目

如图所示,两个质量相等而粗糙程度不同的物体m1和m2,分别固定在一细棒的两端,放在一倾角为α的斜面上,设m1和m2与斜面的摩擦因数为μ1和μ2,并满足tanα=

μ1μ2
,细棒的质量不计,与斜面不接触,试求两物体同时有最大静摩擦力时棒与斜面上最大倾斜线AB的夹角θ的余弦值(最大静摩擦力依据滑动摩擦力公式计算)

◎ 答案

系统处于平衡时,两物体所受轻杆的作用等值反向,沿斜面方向物体受力平衡,矢量关系如图:

在力矢量三角形中运用余弦定理:
b2=(2c)2+a2-4accosφ
cosφ=
4c2+a2-b2
4ca

sinφ=

(4ac)2-(4c2+a2-b2)
4ac

a、b、c表示各力如图中所对应,
又由余弦定理:(
asinφ
sinθ
2=a2+c2-2accosφ
sin2θ=
a2sin2φ
a2+c2-2accosφ
=1-
(a2-b2)2
8c2(a2+c2-2c2)

则cosθ=
a2-b2

8c2(a2+c2-2c2)

代入abc的值得:cosθ=
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