力的040倍,该高速公路上汽车间的距离s至少应为多少?取g10m/s2.
分析
后车在司机的反应时间前、后看作两种不同的运动,这两种运动
的位移之和即为两车距离的最小值.
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解
在司机的反应时间内,后车作匀速运动.其位移为
s1vt.
刹车后,在阻力f作用下匀减速滑行,其加速度大小为
汽车在刹车滑行过程中的位移为
所以,高速公路上两车间距至少应为
≈160m.
例4
在升降机地面上固定着一个倾角α30°的光滑斜面,用一条平
行于斜面的细绳拴住一个质量m2kg的小球(图34).当升降机以加速度
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a2m/s2竖直向上匀加速运动时,绳子对球的拉力和小球对斜面的压力分别为多少?
(取g10m/s2)
分析
以小球为研究对象,它随升降机向上加速运动过程中受到三个力
作用:重力mg、绳子拉力T、斜面支持力N.由于这三个力不在一直线上,可采用正交分解法,然后列出牛顿第二定律方程,即可求解.
解
根据小球的受力情况(图35),把各个力分解到竖直、水平两方
向.在竖直方向上(取向上为正方向),根据牛顿第二定律得
Tsi
αNcosαmgma.在水平方向上(取向右为正方向),根据力平衡条件得
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(1)
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TcosαNsi
α0.
(2)
将式(1)乘以si
α,式(2)乘以cosα,两式相加得绳子对球的拉力
为
将式(1)乘以cosα,式(2)乘以si
α,两式相减得斜面对球的支持
力为
根据牛顿第三定律,球对斜面的压力N′N208N,
式中“”号表示N′与N方向相反,即垂直斜面向下.
说明
本题是已知运动求力,解题中非常全面地体现了应用牛顿第二定
律的解题步骤,需注意体会.
需要注意的是,题中求出的N是斜面对球的支持力,还必须用牛顿第三定律,
得出球对斜面的压力.
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例5
如图36所示,传送带与水平面夹角为θ37°,以速度v10m
/s匀速运行着.现在传送带的A端轻轻放上一个小物体(可视为质点),已知小物体与传送带之间的摩擦因数μ05,A、B间距离s16m,则当皮带轮处于下列两情况时,小物体从A端运动到B端的时间分别为多少?
(1)轮子顺时针方向转动;(2)轮子逆时针方向转动.
已知si
37°06,cos37°08,取g10m/s2.
分析
小物体从A到B的运动过程中,受到三个力作用:重力mg、皮带
支持力N、皮带摩擦力f.由于摩擦力的方向始终与物体相对运动的方向相反r