题目内容
【题目】质量为的卡车上载一质量为的木箱,以速度沿平直路面行驶,因故突然刹车,车轮立即停止转动,卡车滑行一定距离后静止,木箱在卡车上相对于卡车滑行了距离,卡车滑行的距离为。己知木箱与卡车间的滑动摩擦系数为,卡车轮和地面的每 动摩擦系数为。
(1)如果和已知,试分别以木箱、卡车和地面为参考系讨 论木箱和卡车间的摩擦力、,所做的功及其做功之和,试说明摩擦力做功的特点。
(2)求和。
【答案】(1)
参照物 | f的功 | f′的功 | 一对力功之和 |
木箱 | -μ1mgl | 0 | -μ1mgl |
卡车 | 0 | -μ1mgl | -μ1mgl |
地面 | μ1mgl | -μ1mg(l+L) | -μ1mgl |
由上面计算发现,摩擦力既可以做正功也可以做负功,但是一对摩擦力做功之和一定是负功,大小与物体间的相对位移相关。
(2),
【解析】
(1)分别对卡车和木箱进行受力分析
参照物 | f的功 | f′的功 | 一对力功之和 |
木箱 | -μ1mgl | 0 | -μ1mgl |
卡车 | 0 | -μ1mgl | -μ1mgl |
地面 | μ1mgl | -μ1mg(l+L) | -μ1mgl |
由上面计算发现,摩擦力既可以做正功也可以做负功,但是一对摩擦力做功之和一定是负功,大小与物体间的相对位移相关。
(2)方法一
根据质点动能定理
对:
(1)
对:
(2)
得:
,
方法二:
根据质点系动能定理
外力做的功:
内力做功:利于相对位移的标积
(3)
解(3)和(1)或(3)和(2)得:
,
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