问题 问答题

将一个边长为a、质量为m的匀质正方体,移动一段距离l(la),已知正方体与水平地面的动摩擦因数为μ,可供选择的方法有两种:水平推动和翻动.请回答:选择哪一种方法较为省力气?

答案

在非常光滑的地面上,采用推动物体前进的方法较为省功;在粗糙的地面上,采用翻动物体前进的方法省功.

如图甲,用水平推力移动正方体,外力F至少等于摩擦力,即F=μmg,外力做功W1=FL=μmgl.如图乙,用翻动的方法,每翻一次,正方体向前移动距离a,每翻动一次,正方体重心升高.

Δh=a-a=a,外力至少做功

W2′=mgΔh=mga

正方体移动的距离为l,则需翻动的次数为n= 

外力至少做功

W2=nW2′=nmgΔh=·mga=mgl

比较W1、W2的大小:

(1)当μ<,即μ<0.21时,W1<W2,用水平推动的方法省功.

(2)当μ=0.21时,W1=W2,两种方法效果相同.

(3)当μ>0.21时,采用翻动的方法省功.得出结论:在非常光滑的地面上,采用推动物体前进的方法较为省功;在粗糙的地面上,采用翻动物体前进的方法省功.

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