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两个人要将质量M=1000Kg的小车沿一小型铁轨推上长L=5m,高h=1m的斜坡顶端,已知车在任何情况下所受的摩擦阻力恒

来源:学生作业帮 编辑:作业帮 分类:物理作业 时间:2024/05/10 23:19:00
两个人要将质量M=1000Kg的小车沿一小型铁轨推上长L=5m,高h=1m的斜坡顶端,已知车在任何情况下所受的摩擦阻力恒为车重的0.12倍,两人能发挥的最大推力各为F=800N,在不允许使用别的工具的情况下,两人能否将车刚好推到坡顶?若能,应如何办?(g=10m/s2
两个人的最大推力为Fm=2F=1600N
货物所受摩擦力始终为Ff=0.12G=1200N.
又重力沿斜面向下的分力为Fx=mgsinθ=mg
h
L=2000N.
由于Fm<Ff+Fx,故两人不可能直接将货物推上斜面.
注意到Fm>Ff,我们可以让货物先在水平面上作匀加速运动,使货物在滑上斜面之前已经获得速度,然后匀减速滑动斜面顶端.
设货物在水平面上作匀加速直线运动的距离为s,在此运动过程中,由牛顿第二定律得Fm-f=ma1,则货物在水平面上作加速运动所获得的速度为v1=
2a1s.
货物滑上斜面后作匀减速运动,设其加速度大小为a2,则由牛顿第二定律得Fx+f-Fm=ma2,其中Fx为货物重力的下滑分力,
fx=Gsinα=G
h
L
要使货物恰好能滑到顶端,则有v=
2a2L.
所以,货物在水平面上加速的距离应为s=
a2
a1L=
(Fx+f−Fm)L
Fm−f
代入数据解得s=20m.
故可设计方案为:两人用最大推力使货物在水平面上至少滑行20m后再推物体滑上斜面.
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