如图所示,一个长为L=1m、质量M=2kg,厚度可以忽略不计的木板B静止在水平地面上,一个质量为m=3kg的物块A(可视为质点)从B的左端以速度v0=3m/s的初速度向右滑上木板B.若A、B与水平地面的摩擦因数均为μ1=0.2,A、B之间的动摩擦因数为μ2=0.4,求:
(1)A在B上滑动时,A、B的加速度.(g取10m/s2)
(2)试分析A能否从B上滑下,若不能求最终A相对大地的运动位移;若能,求A、B停下来时A、B间的距离(不计A从B上滑下因与地面磕碰导致A的速率损失.)
(1)由牛顿第二定律得:
对A,μ2mg=maA,
解得:aA=4m/s2,
对B,μ2mg-μ1(M+m)g=MaB,
解得:aB=1m/s2,
(2)设经过时间t两者速度相等,速度为v,
对A:v=v0-aAt,对B:v=aBt,
解得:t=0.6s,
在该时间内,A的位移:
xA=v0t-
aAt2=1.08m,1 2
B的位移xB=
aBt2=0.18m,1 2
xA-xB=0.98m<L=1m,则A不能从B上滑下;
AB两者相对 静止后,一起做匀减速直线运动,
两者相对静止时的共同速度v=aBt=0.6m/s,
由牛顿第二定律得:μ1(M+m)g=(M+m)a,
它们的共同加速度:a=2m/s2,
它们共同的位移s=
=v2 2a
=0.09m,0.62 2×2
则最终A相对大地的运动位移:
sA=xA+s=1.08m+0.09m=1.17m;
答:(1)A在B上滑动时,A的加速度为4m/s2,B的加速度为1m/s2.
(2)A不能从B上滑下,最终A相对大地的运动位移为1.17m.