问题
计算题
如图所示,倾角为θ的斜面上只有AB段粗糙,其余部分都光滑,AB段长为3L。有若干个相同的小方块(每个小方块视为质点)沿斜面靠在一起,但不粘接,总长为L。将它们由静止释放,释放时下端距A为2L。当下端运动到A下面距A为L/2时物块运动的速度达到最大。
(1)求物块与粗糙斜面的动摩擦因数;
(2)求物块停止时的位置;
(3)要使所有物块都能通过B点,由静止释放时物块下端距A点至少要多远?
答案
解:(1)当整体所受合外力零时,整块速度最大,设整体质量为m,则
得
(2)设物块停止时下端距A点的距离为x,根据动能定理
解得
即物块的下端停在B端
(3)设静止时物块的下端距A的距离为s,物块的上端运动到A点时速度为υ,根据动能定理
物块全部滑上AB部分后,小方块间无弹力作用,取最上面一小块为研究对象,设其质量为m0,运动到B点时速度正好减到0,根据动能定理
得