题目内容
质量为m的木块放在水平地面上,木块与地面之间的动摩擦因数为μ,在如图4-5-1所示的拉力F作用下木块沿水平地面匀速滑动,求力F的最小值多大?解析:在斜向上拉力F作用下,木块沿水平地面匀速滑动时,F的大小与拉力方向有关.要讨论力F的最小值,应列出力F随其方向变化的关系式.
设斜向上拉力F与水平方向夹角为α,滑动过程中木块受力情况如图4-5-2所示.由于物体处于平衡状态,有
Fcosα-μFN=0
Fsinα+FN=mg
由以上两式解得
F=
力F大小是力F与水平方向夹角α的函数.应用数学知识进一步分析,有
F=
设=cosβ,则=sinβ,上式可简化为
F==
由上式可知,当α=β=arctanμ时,力F有最小值,此时力的最小值为
Fmin=.
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