问题
计算题
倾角为45°的光滑斜面体固定在平板小车上,将质量为10 kg的小球用轻绳挂在斜面的顶端,如图所示。
(1)当小车以加速度a=1/3g,沿图示方向运动时(向右),求绳中的张力;
(2)当小车以加速度a=g,沿图示方向运动时(向右),求绳中的张力。(g取10m/s2)
答案
解:设斜面体的加速度为a0时,小球刚好要离开斜面,即FN=0,此时小球的受力分析如图所示,F合=mgcotα,又因为F合=ma0,所以a0=gcotα=g
(1)当斜面体以加速度a1=1/3g向右运动时,a1<a0,小球对斜面有压力,对小球受力分析如图甲所示,由牛顿第二定律得:
FT1cosα-FN1sinα=ma1 ①
FT1sinα+FN1cosα=mg ②
由①②得
(2)当斜面体以加速度a=g向右运动时,a2>a0,小球已飞离斜面,此时小球仅受mg和细绳的拉力FT2,两者的合力
由图乙可知