有网友碰到这样的问题“如图所示,一长为L,质量为m的柔软匀质物体从光滑的水平面上以初速度v0向右滑向同一水平的台面”。小编为您整理了以下解决方案,希望对您有帮助:
解决方案1:
分析:
∵是柔软物体,∴物体刚滑上水平台面起到全部滑上水平台面为止,这一过程中,它对台面的压力是变化的,因此它所受的摩擦力也是变化的,且与它滑上水平台面的距离成正比。
如设物体部分滑上水平台面的距离为x(0≤x≤L)则这一阶段它所受的摩擦力为:
f1=μmgx/L。当x=0时,f1最小=0,当X=L时,f1最大=μmg
∴就整个过程而言,它所受的摩擦力的平均值为: f1平均=(0+μmg)/2=μmg/2
这一过程中,物体克服摩擦力做功:W1= f平均L=μmgL/2
等到物体全部滑上水平台面后,它受到的摩擦力不再变化:f2=μmg。
这时起,直到物体前端在台面上滑动S距离停下来为止,物体克服摩擦力做功:
W2=f2(s-L)=μmg(s-L)
由能量守恒(或动能定理)可知,物体滑上水平台面时的动能Ek等于它克服摩擦所做的功:W1+W2,
即 mv0^2/2=μmgL/2+μmg(s-L)
∴v0=√(2μgs-μgL)
解决方案2:
把长为L,质量为m的柔软匀质物体分成N份,每份质量为m/N,
先研究物体刚刚全部进入台面,即滑动了L,这段过程摩擦力做功。
第k块物体的位移是(L/N)*k,摩擦力对第k块物体做的功为(umg/N)*(L/N)*k=umgLk/N^2
摩擦力对整个物体做的功W1=∑umgLk/N^2 (从1到N)
W1=1/2umgL
位移从L到s,摩擦力做的功W2=umg(s-L)
则:W=W1+W2=umg(s-L/2)
有题可知:1/2mv0^2=W
v0=√(2ugs-ugL)