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一物体分别从高度相同、倾角不同的粗糙斜面下滑至摩擦系数相同的水平面上,最终停止,哪种情况所用时间短

来源:学生作业帮 编辑:搜搜考试网作业帮 分类:物理作业 时间:2024/06/05 15:31:17
一物体分别从高度相同、倾角不同的粗糙斜面下滑至摩擦系数相同的水平面上,最终停止,哪种情况所用时间短
是倾角大的还是倾较小的?(注:两斜面的两斜面的摩擦系数也相同)
一物体分别从高度相同、倾角不同的粗糙斜面下滑至摩擦系数相同的水平面上,最终停止,哪种情况所用时间短
物体从斜面下滑时,
一是重力做功,只要高度相同,所做的功就相同,大小为mgh.
二是摩擦力做功,设斜面1的倾角为θ1,斜面长度为L1,斜面的倾角为θ2,斜面长度为L2,摩擦力做功分别为µmgL1cosθ1和µmgL2cosθ2,其中s1=L1cosθ1和s2=L2cosθ2为两斜面的水平宽度.若θ1>θ2,显然有L1cosθ1
再问: 但是路程不一样啊,速度大就时间短吗?
再答: 当然了.因为无论从哪个斜面滑下,在水平路段的加速度都是一样的(摩擦力相同),t=v /a,a相同,所以v小t也小。 但我看错题目了,之前以为比较在水平路段时间的长短,因此,在以上的分析中没有将物体在两斜面下滑的时间作比较,只能说明在水平路段的情况。后来,我细看题目,是对整段路程的时间作比较,故上面的解释不可取。 但结论还是对的,即倾角小的用时短。我最迟在明天将具体分析写给你。
再问: 呵呵,结论是倾角大的用时短啊。但是我还是等你的具体分析,先说声谢谢
再答: 从理论上说,应该这样去思考: 在斜面部分,由mgsinθ-µmgcosθ=ma得到: a=g(sinθ-µcosθ) ……(1) 由斜面长度L=h/sinθ和L=1/2 at² 得到在斜面下滑的时间: t=√(2h/asinθ) ……(2) 由(1)、(2)得到t与θ的关系式。 在水平面部分,由µmg=ma’得到: a’=µ’g ……(3) 物体滑到斜面底端的末速,就是水平面的初速。 由v=at和v=a’t’得: t’=at/a’ =at/µ’g ……(4) 把(1)、(2)式代入(4)就得到t’与θ的关系式。 由于研究的是整个过程的时间,故应由: T=t+t’ ……(5) 去讨论T与θ的大小变化关系。 这个思考的过程,从理论上是行的通的。但实际上,t或t’的变化趋势相反,且最终表达式都是带根号的,因此,无法从(5)式中综合化简得到T 与θ的确切关系。至此,可断定定性分析几乎不可能得到结论。只好改用不是很完美的定量分析: 在斜面部分,假设有三个斜面,摩擦系数都是µ=0.1,高度都为h=10米。斜面1的θ1=60°,斜面2的θ2=45°,斜面3的θ3=30°。 由(1)式可求得: a1=8.16 a2=6.36 a3=4.13 由(2)式求得: t1=1.68 t2=2.11 t3=3.11 在水平面部分,设µ’=0.2,由(3)得: a’=µ’g=2,把它与a1、a2、a3分别代入(4)得: t1’=a1t1/2=8.16×1.68/2=6.85 t2’=a2t2/2=6.36×2.11/2=6.71 t3’=a3t3/2=4.13×3.11/2=6.42 由(5)得: T1=t1+t1’=1.68+6.85=8.53 T2=t2+t2’=2.11+6.71=8.82 T3=t3+t3’=3.11+6.42=9.53 因为 θ1(60°)>θ2(45°)>θ3(30°) 而T1
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