如圖所示,一長(zhǎng)木板質(zhì)量為M=4kg,木板與地面的動(dòng)摩擦因數(shù)μ
1=0.2,質(zhì)量為m=2kg的小滑塊放在木板的右端,小滑塊與木板間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ
2=0.4.開始時(shí)木板與滑塊都處于靜止?fàn)顟B(tài),木板的右端與右側(cè)豎直墻壁的距離L=2.7m.現(xiàn)給木板以水平向右的初速度v
0=6m/s使木板向右運(yùn)動(dòng),設(shè)木板與墻壁碰撞時(shí)間極短,且碰后以原速率彈回,取g=10m/s
2,求:
![](http://hiphotos.baidu.com/zhidao/pic/item/4ec2d5628535e5ddb4e5a25e75c6a7efcf1b6261.jpg)
(1)木板與墻壁碰撞時(shí),木板和滑塊的瞬時(shí)速度各是多大?
(2)木板與墻壁碰撞后,經(jīng)過多長(zhǎng)時(shí)間小滑塊停在木板上?
(1)木板獲得初速度后,與小滑塊發(fā)生相對(duì)滑動(dòng),木板向右做勻減速運(yùn)動(dòng),小滑塊向右做勻加速運(yùn)動(dòng),根據(jù)牛頓第二定律,加速度大小分別為:
a
m=
=μ
2g=4m/s
2a
M=
=5m/s
2設(shè)木板與墻碰撞時(shí),木板的速度為v
M,小滑塊的速度為v
m,根據(jù)運(yùn)動(dòng)學(xué)公式有:
v
M2-v
02=-2a
ML
解得
v
M=3 m/s
根據(jù)速度時(shí)間公式,有
t1==0.6s
v
m=a
mt=2.4 m/s
即木板與墻壁碰撞時(shí),木板的瞬時(shí)速度是3m/s,滑塊的瞬時(shí)速度是2.4m/s.
(2)設(shè)木板反彈后,小滑塊與木板達(dá)到共同速度所需時(shí)間為t
2,共同速度為v,以水平向左為正方向;
對(duì)木板有 v=v
M-a
Mt
2 對(duì)滑塊有 v=-v
m+a
mt
2 代入公式有 3-5t
2=-2.4+4t
2解得 t
2=0.6s
即經(jīng)過0.6s時(shí)間小滑塊停在木板上.