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大学力学论坛

栏目:教育培训

作者:B姐

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时间:2023-09-02 21:06:45

问题:如何在斜面上放置一个物体,使其不滑动?

在斜面上放置一个物体时,使其不滑动是一个基础力学问题。首先我们需要了解一些基本的概念和公式。

1. 斜面角度

斜面角度指的是地面与斜面之间的夹角,一般用θ来表示。

2. 重力加速度

重力加速度是指物体受到的地球引力所导致的加速度,一般用g表示。

3. 摩擦力

摩擦力指的是物体在表面之间所产生的力,分为静摩擦力和动摩擦力。静摩擦力通常比动摩擦力大,一般用f表示。

根据牛顿第二定律,物体所受合力等于物体的质量乘以加速度,即F=ma。若令物体在斜面上不滑动,则物体所受合力的分解可以如下表示:

- 物体受到平行于斜面的力——有重力和与斜面接触表面产生的分力,这个分力的大小等于重力与斜面接触表面间的摩擦力的乘积,即f=mg*cosθ;

- 物体受到垂直于斜面的力——有斜面向上的支持力,与重力等大,方向相反,即N=mg*sinθ。

因此,要使物体不滑动,就需要满足f≤F静摩擦力的最大值。静摩擦力的最大值等于物体与斜面之间的静摩擦系数μ乘以物体所受支持力的大小,即fmax=μN。因此,在原始方程中将f替换为μN,可以得到物体不滑动的判定条件为μN≥mg*cosθ。

根据这个条件,我们可以得出以下几种方法来使物体不滑动:

1. 增加支持力N

可以增加斜面的倾角θ或者物体的质量m,来增加物体所受支持力的大小,在静摩擦力的最大值不变的情况下,满足μN≥mg*cosθ。

2. 减小摩擦系数μ

可以在斜面与物体之间涂上润滑剂,使摩擦系数变小,在斜面倾角不变的情况下,满足μN≥mg*cosθ。

3. 增加摩擦力f

可以增加物体与斜面之间的粗糙度,或者增加摩擦系数,来增加物体所受的最大静摩擦力fmax,在重力不变的情况下,满足fmax≥mg*cosθ。

以上方法可以根据实际情况选择合适的方案,以使物体在斜面上保持不滑动。

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