题目内容

20.如图所示,质量为m=5kg的物体放在水平面上,物体与水平面间的动摩擦因数μ=$\frac{1}{\sqrt{3}}$,求当物体作匀速直线运动时,牵引力F的最小值和方向角θ.

分析 物体做匀速直线运动时,水平方向和竖直方向上合力为零,结合共点力平衡求出F的表达式,根据数学知识求出F的最小值和F与水平方向的夹角.

解答 解:根据共点力平衡有:
Fcosθ=μ(mg-Fsinθ),
解得:F=$\frac{μmg}{cosθ+μsinθ}$=$\frac{50×\frac{\sqrt{3}}{3}}{cosθ+\frac{\sqrt{3}}{3}sinθ}=\frac{50}{\sqrt{3}cosθ+sinθ}$=$\frac{50}{2sin(60°+θ)}$,
当θ=30°时,F最小,最小值为:
Fmin=25N.
答:牵引力F的最小值为25N,方向与水平方向的夹角为30°.

点评 解决本题的关键能够正确地受力分析,抓住水平方向和竖直方向上的合力为零进行求解,难度中等.

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