题目内容
中央电视台近期推出了一个游戏节目———推矿泉水瓶。选手们从起点开始用力推甁一段时间后,放手让甁向前滑动,若甁最后停在桌上有效区域内,视为成功;若甁最后不停在桌上有效区域内或在滑行过程中倒下,均视为失败,其简化模型如图所示,AC是长度为L1=5m 的水平桌面,选手们可将瓶子放在A点,从A点开始用一恒定不变的水平推力推甁,BC为有效区域。已知BC长度为L2=1m,瓶子质量为m=0.5kg,瓶子与桌面间的动摩擦系数为μ=0.4.某选手作用在瓶子上的水平推力F=20N,瓶子沿AC做直线运动(g取10m/s2),假设瓶子可视为质点,那么该选手要想游戏获得成功,试问:
(1)推力作用在瓶子上的时间最长不得超过多少?
(2)推力作用在瓶子上的距离最小为多少?
【答案】
(1)要想获得游戏成功,瓶滑到C点速度正好为0,力作用时间最长,设最长作用时间为t1,有力作用时瓶的加速度为a1,t1时刻瓶的速度为v,力停止后加速度为a2,由牛顿第二定律得:
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加速运动过程中的位移![]()
减速运动过程中的位移![]()
位移关系满足:
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(2) 要想游戏获得成功,瓶滑到B 点速度正好为零,力作用距离最小, 设最小距
离为d,则:
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联立解得:d=0.4m
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