如图所示,光滑水平地面上停着一辆平板车,其质量为2m,长为L,车右端(A点)有一块静止的质量为m的小金属块.金属块与车间有摩擦,以中点C为界,AC段与CB段摩擦因数不同.现给车施加一个向右的水平恒力,使车向右运动,同时金属块在车上开始滑动,当金属块滑到中点C时,撤去这个力.已知撤去力的瞬间,金属块的速度为v0,车的速度为2v0,最后金属块恰好停在车的左端(B点).如果金属块与车的AC段间的动摩擦因数为μ1,与CB段间的动摩擦因数为μ2,求μ1与μ2的比值.
金属块由A→C过程中做匀加速运动,加速度为:
a1===μ1g
设金属块由A到达C历时为t1,速度v0=a1t1…①
小车加速度a2=2a1=2μ1g.
车此刻的速度:2v0=a2t1…②
金属块与小车位移之差:s=a2t12-a1t12=(2μ1g-μ1g)()2,
而s=,
所以:μ1=…③
从小金属块滑至车中点C开始到小金属块停在车的左端,它与车有共同速度,设为v,此过程中,系统水平方向动量守恒,有
2m×2v0+mv0=(2m+m)v,
得v=v0.
此过程中系统动能损失为μ2mg=mv02+×2m×(2v0)2-×3m×(v0)2,
解得:μ2=…④
得:=.
答:μ1与μ2的比值为3:2.