场作用于物块的电力的两个分量分别为
FyqEyqEsi
FzqEzqEcos
(1)(2)
Fy在xy平面内,方向沿y轴正方向.Fz垂直于xy平面,被绝缘平面的支持力所平衡,
故物块对绝缘平面的正压力的大小N和Fz的大小相等,即
NqEcos
绝缘平面作用于物块的摩擦力
fNqEta
cosqEsi
Fy
(3)
f的方向决定于物块移动的方向.根据题意,物块在xy平面内的运动可看做是一种在力平衡下的缓慢移动.作用于物块
的三个力Fy、f和线的拉力T都在xy平面内.物块在任一位置达到平衡时的受力情况如图预解166所示。为细线与x轴的夹角。把T沿x和y方向分解得
TxTcosTyTsi
用fx和fy表示f的两个分量,物块平衡时,
f有
FyTsi
fy0
Tcosfx0
由(4)(5)式得、
(4)(5)
FyTsi
2T2cos2f2
注意到(3)式,得
TT2Fysi
0
得
T0或T2Fysi
(6)
因要小物块缓慢移动,需要细线牵引,T0不符合题意,应舍去.因0,
T2Fysi
0,将T代入(4)、(5)式,
有
fyTsi
FyFycos2
fxTcosFysi
2
摩擦力方向的斜率
k
fyfx
cot
(7)
k是摩擦力方向与x轴夹角的正切,即摩擦力方向的斜率,因摩擦力始终沿轨道的切线方向,故k也就是轨道切线的斜率.下面,通过对(7)式的分析来寻找轨道方程.
当中一0,k-co即在起点A时,轨道的切线与x轴垂直当0,k,即在起点A时,轨道的切线与x轴垂直。当
2
,k,一种情况是小物块运动到y轴上后,沿y轴做直线运动到O点,但
这与题设轨迹移动是一条二次曲线不符,因而它一定表示轨道在O点的切线与x轴垂直.在二次曲线中,曲线上两点切线相互平行的只有椭圆或圆.又因为A、O两点的切线与它们的连线相垂直,这连线应为曲线的轴线,且在Ox轴上,另一轴在它的垂直平分线上且与y轴平行。曲线与此轴线的交点的切线的斜率为0代入(7)式得圆,其方程为
4
,故该曲线为
xx2x0y2024
2
(8)
fr