如圖所示,長L=5m,高h(yuǎn)=0.45m,質(zhì)量M=10kg的長方體木箱,在水平面上向右做直線運(yùn)動(dòng),木箱上表面光滑,下表面與地面的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ=0.2.當(dāng)木箱的速度v
0=3.6m/s時(shí),立即對(duì)木箱施加一個(gè)方向水平向左的恒力F=50N,并同時(shí)將一個(gè)質(zhì)量m=1kg的小物塊輕放在距木箱右端0.5m處的P點(diǎn)(小物塊可視為質(zhì)點(diǎn),放在P點(diǎn)時(shí)相對(duì)于地面的速度為零),經(jīng)過一段間小物塊脫離木箱落到地面.取g=10m/s
2,求:
(1)從小物塊放在P點(diǎn)開始,木箱向右運(yùn)動(dòng)的最大距離;
(2)小物塊離開木箱時(shí)木箱的速度大??;
(3)小物塊落地時(shí)離木箱右端的距離.
(1)小物塊放到木箱上后相對(duì)地面靜止.對(duì)木箱有
根據(jù)牛頓第二定律得:F+μ(M+m)g=Ma
1代入解得,a
1=7.2 m/s
2 木箱向右運(yùn)動(dòng)的最大距離
x1==0.9m
(2)木箱向左運(yùn)動(dòng)時(shí)
對(duì)木箱有F-μ(M+m)g=Ma
2a
2=2.8 m/s
2 木箱左移x
2=(0.5+0.9)m=1.4m時(shí)小物塊從右端掉下
由
=2a2x2得
小物塊離開木箱時(shí)木箱的速度大小v
2=2.8m/s
(3)小物塊離開木箱后
對(duì)木箱有F-μMg=Ma
3
得到a
3=3m/s
2 小物塊離開木箱自由落體時(shí)間
t==0.3 s
小物塊落地時(shí)離木箱右端的距離
x3=v1t+a3t2=0.975m
答:
(1)從小物塊放在P點(diǎn)開始,木箱向右運(yùn)動(dòng)的最大距離為0.9m;
(2)小物塊離開木箱時(shí)木箱的速度大小為2.8m/s;
(3)小物塊落地時(shí)離木箱右端的距離為0.975m.