题目内容
如图,一质量为m = 1 kg的木板静止在光滑水平地面上.开始时,木板右端与墙相距L= 0.08m;质量为m = 1 kg 的小物块以初速度v0=2 m/s 滑上木板左端.木板长度可保证物块在运动过程中不与墙接触.物块与木板之间的动摩擦因数为μ=0.1.木板与墙的碰撞是完全弹性的.取g=10m/s2,求 (1) 从物块滑上木板到两者达到共同速度时,木板与墙碰撞的次数及所用的时间;(2) 达到共同速度时木板右端与墙之间的距离.
(l)物块滑上木板后,在摩擦力作用下,木板从静止开始做匀加速运动。设木板加速度为a,经历时间T后与墙第一次碰撞.碰撞时的速度为v1,则
联立 解得 T = 0.4s v1= 0.4m/s在物块与木板两者达到共同速度前,在每两次碰撞之间,木板受到物块对它的摩擦力作用而做加速度恒定的运动,因而木板与墙相碰后将返回至初态,所用时间为T。设在物块与木板两者达到共同速度v前木板共经历n次碰撞,则有
式中
是碰撞n次后木板从起始位置至达到共同速度时所需要的时间。 ⑤式可改写为
由于木板的速率只能位于0到v1之间,故有
求解上式得
由于n是整数,故n = 2再有①⑤⑧得
=0.2s v=0.2m/s 从开始到物块与木板两者达到共同速度所用的时间为 t=4T+
=1.8s(2)物块与木板达到共同速度时,木板与墙之间的距离为
联立 ①⑿式,并代入数据得 s=0.06m
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