如图所示,光滑斜面倾角为30°,水平面粗糙,现将A、B两球(可视为质点)同时由静止释放,A、B两球初始位置距斜面底端O的距离分别为LA=10m、LB=40m.不考虑两球在转折O处的能量损失.重力加速度g取10m/s2则:
(1)A、B两球滑上水平面的时间差是多少?
(2)若A、B两小球与水平面间的动摩擦因数分别为μA=0.1、μB=0.5,
当B球滑上水平面后能否追上A球?若能,所用的时间是多少?若不能,A、B两小球在水平面上运动时的最短距离是多少?
(1)根据牛顿第二定律得,小球在斜面上下滑的加速度为:
a=
=gsin30°=5m/s2,mgsin30° m
根据LA=
atA2得:tA=1 2
=2LA a
s=2s,2×10 5
根据LB=
atB2得:tB=1 2
=2LB a
s=4s,2×40 5
则有:△tAB=tB-tA=4-2=2s,
A、B两球滑上水平面的时间差是2s.
(2)滑上水平面A的速度为:vA=atA=5×2=10m/s,加速度大小aA=μAg=0.1×10=1m/s2,
B的速度vB=atB=5×4=20m/s,加速度大小aB=μBg=0.5×10m/s2=5m/s2,
设B滑入水平面t后与A的速度相等,
此时A在水平面上运动的时间为t+2,
则20-5t=10-(t-2)
解得t=3s,
A在t=5s时水平面上运行的位移xA=vA×5-
μAg×52=10×5-1 2
×1×25=37.5m,1 2
B在t=3s内在水平面上运动的位移xB=vBt-
μBgt2=20×3-1 2
×5×9=37.5m.1 2
由于xA=xB,所以当B球滑上水平面后恰能追上A球,所用时间为t=3s
答:(1)A、B两球滑上水平面的时间差是2s;
(2)当B球滑上水平面后能追上A球,所用的时间是3s.