题目
如图所示,在以一定加速度a行驶的车厢内,有一长为l,质量为m的棒AB靠在光滑的后壁上,棒与箱底面之间的动摩擦因数μ,为了使棒不滑动,棒与竖直平面所成的夹角θ应在什么范围内?
提问时间:2021-03-28
答案
设在A、B处的弹力大小各是FA、FB,在B处静摩擦力大小是 f.
当夹角θ取较大的数值θ大时,棒将发生A向下、B向右滑动,这时 f 的方向是水平向左.
由牛顿第二定律得:FA1-f=ma 且 f=μFB,FB=mg (竖直方向不动)
得 FA1=m(a+μg)
车厢是非惯性系,在车厢里看棒受到非惯性力 F惯=ma
以B点为轴,用合力矩为0得 FA1Lcosθ大=mg
sinθ大+ma
cosθ
所以 tanθ大=
=
,θ大=arc tan
.
当夹角θ取较小的数值θ小时,棒将发生A向上、B向左滑动,这时 f 的方向是水平向右.
由牛顿第二定律得 FA2+f=ma 且 f=μFB,FB=mg (竖直方向不动)
得 FA2=m(a-μg)
以B点为轴,用合力矩为0得 FA2Lcosθ小=mg
sinθ小+ma
cosθ
所以 tanθ小=
=
θ小=arc tan
综上所述,夹角θ应在的范围是:
arctan
≤θ≤arctan
.
答:为了使棒不滑动,棒与竖直平面所成的夹角θ应在:arctan
≤θ≤arctan
范围内.
当夹角θ取较大的数值θ大时,棒将发生A向下、B向右滑动,这时 f 的方向是水平向左.
由牛顿第二定律得:FA1-f=ma 且 f=μFB,FB=mg (竖直方向不动)
得 FA1=m(a+μg)
车厢是非惯性系,在车厢里看棒受到非惯性力 F惯=ma
以B点为轴,用合力矩为0得 FA1Lcosθ大=mg
L |
2 |
L |
2 |
所以 tanθ大=
2FA1 |
mg |
a+2μg |
g |
a+2μg |
g |
当夹角θ取较小的数值θ小时,棒将发生A向上、B向左滑动,这时 f 的方向是水平向右.
由牛顿第二定律得 FA2+f=ma 且 f=μFB,FB=mg (竖直方向不动)
得 FA2=m(a-μg)
以B点为轴,用合力矩为0得 FA2Lcosθ小=mg
L |
2 |
L |
2 |
所以 tanθ小=
2FA2 |
mg |
a−2μg |
g |
θ小=arc tan
a−2μg |
g |
综上所述,夹角θ应在的范围是:
arctan
a−2μg |
g |
a+2μg |
g |
答:为了使棒不滑动,棒与竖直平面所成的夹角θ应在:arctan
a−2μg |
g |
a+2μg |
g |
举一反三
已知函数f(x)=x,g(x)=alnx,a∈R.若曲线y=f(x)与曲线y=g(x)相交,且在交点处有相同的切线,求a的值和该切线方程.
我想写一篇关于奥巴马的演讲的文章,写哪一篇好呢?为什么好
奥巴马演讲不用看稿子.为什么中国领导演讲要看?
想找英语初三上学期的首字母填空练习……
英语翻译
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