题目内容

用水平拉力拉着滑块沿半径为r的水平圆轨道匀速运动一周,已知滑块的质量为m,滑块与轨道间的动摩擦因数为μ.求此过程中拉力所做的功.

解析:在滑块沿水平圆轨道匀速运动的过程中,拉力的大小不变,但方向时刻改变,拉力的功是变力做功,可运用累积思想求解.

    滑块沿水平圆轨道匀速运动,故拉力的大小

    F=Ff=μmg.

    把圆轨道分成l1、l2、l3…ln很多个小段,每一段小到可以看成直线段,从而拉力在每一小段上的方向可认为不变,则拉力在每一小段上所做的功分别为

    W1=-μmgl1,W2=-μmgl2,W3=-μmgl3…Wn=-μmgln.

    所以,在滑块沿水平圆轨道匀速运动一周的过程中,拉力所做的功为

    W=W1+W2+W3+…+Wn=-μmg(l1+l2+l3+…+ln)=-μmg·(2πr)=-2πμmgr.

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