题目内容
(12分)如图所示,一辆平板汽车上放一质量为的木箱,木箱与汽车后部左端距离为,汽车底板距地面高为。木箱用一根能承受最大拉力为的水平细绳栓在车厢上,木箱与车厢底板间的动摩擦因数为(最大静摩擦力可按滑动摩擦力计算,重力加速度为)。求:
(1)若汽车从静止开始启动,为了保证启动过程中细绳不被拉断,求汽车允许的最大加速度;
(2)若汽车在匀速运动中突然以的加速度匀加速行驶,求从开始加速计时,经多长时间木箱落到地面上。
解析:
(1)设木箱与车底板的最大静摩擦力为,汽车以加速度启动时,细绳刚好不被拉断,以木箱为研究对象,根据牛顿第二定律可得:①
而 ②
由以上两式可解得: ③
(2)当汽车加速度为时,细绳将被拉断,木箱与车底板发生相对滑动,设其加速度为,则: ④
设经过时间木箱滑出车底板,则应满足:⑤。木箱离开车底板后向前平抛,经时间落地,则:⑥
而: ⑦
由④⑤⑥⑦可得:
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