题目内容
如图所示,一质量为m的小物体固定在劲度系数为k的轻弹簧右端,轻弹簧的左端固定在竖直墙上,水平向左的外力F推物体压缩弹簧,使弹簧长度被压缩了b。已知弹簧被拉长(或者压缩)长度为x时的弹性势能EP =
kx2。求在下述两种情况下,撤去外力后物体能够达到的最大速度。
(1)地面光滑;
(2)物体与地面的动摩擦因数为μ。
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解:(1)地面光滑情况下。弹簧达到原长时,物体速度最大,为v1。
弹簧被压缩后,弹性势能Ep =
kb2
根据机械能守恒 ,有Ep =
所以,v1 =
=
(2)物体与地面的动摩擦因数为 m 情况下。当弹簧弹力等于滑动摩擦力时,物体速度最大,为v2。
设这时弹簧的形变量为s,
有ks = μmg, ①
此时,弹簧弹性势能
根据能量守恒定律
有Ep=
+μmg(b-s)+
所以,
kb2 =
+ μmg(b-s)+
ks2 ②
联立①、②式解得 v2 = (b-
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