解1 N=mg+FsinΦ,要使物体匀速运动,则μN=FcosΦ,解得F=μmg/ (cosΦ-μsinΦ) 2当增大时Φ,cosΦ减小sinΦ增大 cosΦ-μsinΦ→0则F无穷大 3cosΦ-μsinΦ=0时 μsinΦ=conΦ得ctgΦ=μ, …
用力推物:力与运动的关系
当我们用力去推一个放置在水平地面上、质量为M的物体时,物体的运动状态并不单纯取决于推力的大小,而是由推力与地面对物体摩擦力之间的较量所决定。根据牛顿第一定律,物体具有保持其运动状态不变的惯性。若物体初始静止,要使它开始运动,我们必须施加一个足够大的力来克服最大静摩擦力。最大静摩擦力的大小与物体对地面的正压力成正比,在水平面上,正压力等于物体的重力Mg(g为重力加速度),因此最大静摩擦力为μ_s * M * g,其中μ_s是静摩擦系数。只有当我们的水平推力F大于这个值时,物体才能从静止状态进入运动状态。
运动中的动力学分析
一旦物体开始运动,它受到的摩擦力通常会转变为较小的滑动摩擦力,其大小为μ_k * M * g(μ_k为动摩擦系数)。此时,物体的运动遵循牛顿第二定律:物体的加速度a等于它所受的合外力除以质量M。因此,加速度a = (F - μ_k * M * g) / M。这个公式清晰地揭示了力与运动结果的关系:如果推力F恰好等于滑动摩擦力,则合外力为零,物体将保持匀速直线运动;如果F大于滑动摩擦力,物体将做加速运动;反之,如果推力减小到小于滑动摩擦力,物体则会减速直至停止。此外,推力的方向也至关重要,只有当推力沿水平方向时,其效率才最高;如果推力存在向下的分力,反而会增加正压力,从而增大摩擦力,使物体更难被推动。
综上所述,推动一个质量为M的物体,其效果是一个涉及推力大小、方向以及摩擦力的综合动力学问题。理解力与摩擦力的平衡,以及它们如何共同影响物体的加速度和速度变化,是掌握经典力学中基础运动分析的关键。这不仅适用于日常生活中的经验,也是解决更复杂物理问题的基石。
