一小圆盘静止在一方形水平桌面的中央,桌布的一边与桌的AB边重合,如图所示.已知盘与桌布间的动摩擦因数为μ1,圆盘与桌面间的动摩擦因数为μ2,现突然以恒定加速度a将桌布抽离

首页 > 考试 > 物理 > 高中物理 > 牛顿第二定律/2022-10-29 / 加入收藏 / 阅读 [打印]

◎ 题目

一小圆盘静止在一方形水平桌面的中央,桌布的一边与桌的AB边重合,如图所示.已知盘与桌布间的动摩擦因数为μ1,圆盘与桌面间的动摩擦因数为μ2,现突然以恒定加速度a将桌布抽离桌面,加速度的方向是水平的且垂直于AB边.若圆盘最后未从桌面掉下,则加速度a满足的条件是什么?(以g表示重力加速度)

◎ 答案

(1)设圆盘的质量为m,圆盘在桌布上做加速运动的加速度为a1,则有:
f11mg=ma1
以地面为参考系,设桌布从盘下抽出所经历的时间为t1,在这段时间内桌布移动的位移为x,圆盘移动的位移为s1
有:x=
1
2
at12
s1=
1
2
a1t12

由题意分析可知,当桌布比圆盘多运动了
L
2
的位移时,盘布分离,即:
x-s1=
L
2

联立以上各式,可以解得:t1=

L
a-μ1g

桌布抽出后,圆盘在桌面上做匀减速运动,以a2表示圆盘的加速度的大小,有:
f22mg=ma2
设圆盘刚离开桌布时的速度大小为v,离开桌布后在桌面上再运动距离s2时停止,有:
v2=2a1s1,v2=2a2s2
s2
s1
=
a1
a2
=
μ1
μ2

所以有:s2=s2=
μ1
μ2
s1

盘没有从桌面上掉下的条件是:s1+s2
L
2

由以上各式解得:a≥
μ1+2
μ2
1g

答:为使圆盘不从桌面掉下,则加速度a满足的条件是a≥
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