问题 计算题

如图所示,质量M=10kg千克的木楔ABC静置于粗糙水平地面上,在木楔的倾角θ为30°的斜面上,有一质量m=1.0kg千克的物块由静止开始沿斜面下滑。当滑行路程s=1.0m时,其速度v=m/s。在这过程中木楔没有动,求地面对木楔的摩擦力的大小和方向。(重力加速度取g="10m" /s)  

答案

由匀加速运动的公式v2=v02+2as,             --------(2分)

得物块沿斜面下滑的加速度为:

a=v2/(2s)=2/(2×1.0)=5m/s2                      ----(2分)  

由于a=gsinθ=5米/秒,可知物块不受摩擦力作用。分析物块受力,它受两个力,如图所示,对于沿垂直于斜面的方向,有: 

mgcosθ-N1=0                             -----(2分)

分析木楔受力,它受四个力作用,如图所示,对于水平方向,有:

f2 -N1sinθ=0,                              -----(3分)

由此可解得地面作用于木楔的摩擦力:

f2=N1sinθ=mgcosθsinθ=2.5N -----(3分)

此力的方向与图中所设的一致(由C指向B的方向) -----(2分)

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