题目内容

如图(a)所示,质量M = 10.0kg的滑块放在水平地面上,滑块上固定一个轻细杆ABC,∠ABC= 30°.在A端固定一个质量为m = 2.0kg的小球,滑块与地面间的动摩擦因数m = 0.50.现对滑块施加一个水平向右的推力F1 = 180N,使滑块做匀加速运动.求此时轻杆对小球作用力F2的大小和方向.(取g=10m/s2

有位同学是这样解的——

小球受到重力及杆的作用力F2,因为是轻杆,所以F2方向沿杆向上,受力情况如图(b)所示.根据所画的平行四边形,可以求得:

F2mg/sin60°=N

你认为上述解法是否正确?如果不正确,请说明理由,并给出正确的解答.

 

结果不正确

解析:杆AB对球的作用力方向不一定沿着杆的方向,它可能会是右向上的方向.大小和方向具体由加速度a的大小来决定.并随着加速度a的变化而变化.  (2分)

对整体由牛顿第二定律有  F1μ(M+m)g=(Mma       (1分)

解得  a=10m/s2

则  F2=                                   (1分)

解得  F2=28.3N                                       (1分)

轻杆对小球的作用力F2与水平方向夹角正切

α=45°,斜向右上方

 

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