如圖是新興的冰上體育比賽“冰壺運(yùn)動(dòng)”的場地(水平冰面)示意圖,實(shí)際尺寸如圖為已知,要令球隊(duì)獲勝,你需要推出你的冰壺石以使其停留在以O(shè)為圓心線之內(nèi),并把對手的冰壺石擊出同樣以O(shè)為圓心的圓壘之外.已知圓心線半徑r=0.6m,而圓壘的半徑R=1.8m,在某次比賽中,甲隊(duì)以速度V
01=3m/s將質(zhì)量m=19kg的冰壺石從左側(cè)欄線A處向右推出,冰壺石沿中心線運(yùn)動(dòng)并恰好停在O處,乙隊(duì)隊(duì)員以速度V
02=
m/s將質(zhì)量M=20kg的冰壺石也從A處向右推出,冰壺石也沿中心線運(yùn)動(dòng)到O點(diǎn)并和甲隊(duì)冰壺石發(fā)生碰撞,設(shè)兩個(gè)冰壺石均可看成質(zhì)點(diǎn)且碰撞前后均沿中心線運(yùn)動(dòng),不計(jì)碰撞時(shí)的動(dòng)能損失,兩個(gè)冰壺石與水平冰面的動(dòng)摩擦因數(shù)相同,g=10m/s
2.
![](http://hiphotos.baidu.com/zhidao/pic/item/d01373f082025aaf5e53b87af8edab64034f1a1a.jpg)
(1)求冰壺石與水平冰面間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ.
(2)乙隊(duì)的冰壺石能否停在圓心線區(qū)域之內(nèi)并把甲隊(duì)冰壺石擊出圓壘之外從而獲勝?必須通過計(jì)算得出結(jié)論.
(1)對甲隊(duì)推出的冰壺石,摩擦力做功等于動(dòng)能的變化,有:
?μmgSA0=0?m解得
μ===0.015(2)設(shè)乙隊(duì)員推出的冰壺石運(yùn)動(dòng)到O點(diǎn)時(shí)的速度為V
1,則有:
MV
12-
MV
022=-μMgS
AOv1==5m/s
兩冰壺石碰撞后,設(shè)甲隊(duì)冰壺石的速度V
2′,乙隊(duì)冰壺石的速度為V
2″,則有:
m V′+MV
2″=MV
1mV′
2+
M V
2″
2=
M V
12則:V′=5.1m/s
V
2″=0.13m/s
碰撞后,對甲冰壺石μmgS
1=
m V′
2 S
1=86.7m
對乙冰壺石μMgS
2=
M V
2″
2 S
2=0.056m
由于S
1>R=1.8m,S
2<r=0.6m,因而乙隊(duì)獲勝;
答:(1)冰壺石與水平冰面間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ是0.015.(2)乙隊(duì)的冰壺石能停在圓心線區(qū)域之內(nèi)并把甲隊(duì)冰壺石擊出圓壘之外從而獲勝.