问题 计算题

一质量为M,倾角为θ的楔形木块,静置在水平桌面上,与桌面间的滑动摩擦系数为μ。一质量为m的物块,置于楔形木块的斜面上,物块与斜面的接触是光滑的。为了保持物块相对斜面静止,可用一水平力F推楔形木块,如图所示。求水平力F的大小等于多少?

答案

解:对m和M整体研究:在竖直方向是平衡状态,受重力(M+m)g,受地面支持力FN,且FN=(M+m)g。水平方向向左匀加速运动,受向左推力F和向右滑动摩擦力f,根据牛顿第二定律,有F-f=(M+m)a

再对m进行研究:受重力mg,斜面支持力Q,由于M和m一起向左加速而相对静止,则mg与Q合力向左,且合力等于ma

如图,由数学知识可知

再对M和m整体:由于f=μ(M+m)g

将a代入,得

       

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