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  • 1 # 使用者9871772773450

    μ與tan⁡θ之間的關係(斜面上的物體受力涉及到此問題)

    傾角為θ的斜面上放置一個木塊,木塊與斜面間的動摩擦因數為μ。

    畫出木塊的受力,並用正交分解法進行分析

    根據受力分析圖可知,斜面對物體的支援力FN等於重力垂直斜面向下的分力mgcos⁡θ

    如果物體靜止在斜面上,那麼重力沿斜面向下的分力mgsin⁡θ一定會等於沿斜面向上的摩擦力f。但是此時摩擦力是否達到最大靜摩擦力μFN呢?

    當靜摩擦力沒有達到最大靜摩擦時,有:

    mgsin⁡θ<μFN

    FN=mgcos⁡θ

    可以得到μ>tan⁡θ

    也就是說,當μ>tan⁡θ時,物體重力沿斜面向下的分力小於最大靜摩擦,物體會靜止在斜面上(如果物體有沿斜面向下的初速度,那麼物體會減速向下運動),與質量無關。

    當靜摩擦力達到最大靜摩擦力時,也就是說重力的分力恰好等於滑動摩擦力時,有:

    mgsin⁡θ=μFN

    FN=mgcos⁡θ

    可以得到μ=tan⁡θ

    也就是說,當μ=tan⁡θ時,物體會靜止在斜面上(如果物體有沿斜面向下的初速度,那麼物體會沿斜面向下勻速直線運動),與質量無關。

    如果斜面能提供的最大靜摩擦力小於物體重力沿斜面向下的分力時,有:

    mgsin⁡θ>μFN

    FN=mgcos⁡θ

    可以得到μ<tan⁡θ

    也就是說,當μ<tan⁡θ時,物體的合力沿斜面向下,物體從靜止釋放,或者沿斜面向下有初速,都會導致物體沿斜面向下加速運動,與質量無關。或者說斜面留不住物體。

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