如图所示,ABCD为一倾角θ=30°的粗糙斜面,其中AD边与BC边平行,斜面上有一重G=10N的滑块,当对物体施加一个与

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  • μ=(根号6)/ 3 ,G=10牛,θ=30度

    物体做匀速直线运动,说明它的合力为0.

    物体受到重力G(竖直向下),支持力N(垂直斜面向上),水平拉力F(平行于AD边),滑动摩擦力 f (方向是大致从C指向A的方向,待计算后才能最后确定).

    将重力G正交分解在平行斜面和垂直斜面方向上,则垂直斜面方向的分量是 G1=G*cosθ,

    在平行斜面(且平行AB边)向下的分量是 G2=G*sinθ .

    在垂直斜面方向有 N=G*cosθ

    在平行斜面方向有:F与G2垂直,F与G2的合力方向必与滑动摩擦力 f 的方向相反!

    且 f =根号(F^2+G2^2)

    f =μ*N

    所以 μ*G*cosθ=根号 [ F^2+( G*sinθ)^2 ]

    得 F=根号 [ μ*G*cosθ)^2-( G*sinθ)^2 ]=G*根号 [ (μ*cosθ)^2-( sinθ)^2 ]

    即 F=10*根号《{[ ( 根号6) / 3] *cos30度}^2-( sin30度)^2 》

    =10*根号《{[ ( 根号6) / 3] *[ ( 根号3) / 2 ] }^2-0.5^2 》

    =5牛

    在匀速直线运动中,速度方向与物体受到的滑动摩擦力方向是相反的,所以物体的运动方向大致是由A指向C的方向.

    物体运动方向与力F方向间的夹角就是F和 f 的反方向之间的夹角.

    所以 tanα=G2 / F=G*sinθ / { G*根号 [ μ*cosθ)^2-( sinθ)^2 ] }

    得 tanα=sinθ / { 根号 [ μ*cosθ)^2-( sinθ)^2 ] }

    即 tanα=sin30度 / 根号《{[ ( 根号6) / 3] *cos30度}^2-( sin30度)^2 》

    =0.5 / 根号《{[ ( 根号6) / 3] *[ ( 根号3) / 2 ] }^2-0.5^2 》

    =1

    得 α=45度

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