【摘要】:冰橇底部的铁条与冰面之间的摩擦系数为0.02,当冰橇在水平面上因为克服摩擦而耗尽了它从山上滑下来时得到的全部能量的时候,自然就会停下来了。由于=30°=0.87×P,可见为了克服摩擦力,冰橇花费的能量是0.02×0.87P×12=0.21P,所以冰橇从冰山上滑到山脚得到的实际动能是千克米。我们假设冰橇到达山脚后会继续沿水平面向前滑行的路程长度为X,那么它为了克服摩擦力所用的功可以看作0.02PX千克米。
【题目】一个冰橇从冰山滑道上滑下来,到达山脚后继续沿水平面向前滑行,请问它要滑多远才能停下来?滑道斜度30°,长度为12米。
【解题】如果冰橇在冰道上滑行的时候没有摩擦,它会一直滑下去,永远也不会停下来。但一点摩擦都没有是不可能的,只不过很小罢了。冰橇底部的铁条与冰面之间的摩擦系数为0.02,当冰橇在水平面上因为克服摩擦而耗尽了它从山上滑下来时得到的全部能量的时候,自然就会停下来了。
图74 冰橇在水平面上可以再滑多远
我们有必要计算一下这个路程是多远。先来计算一下冰橇从山上滑下来得到了多少能量(见图74),由于角对应的直角边的长度是弦长的一半,因此滑道顶端的高度AC等于滑道长度AB的一半,可以计算出AC=6米。我们假设冰橇的重量为P,如果没有摩擦阻力,它到达山脚时获得的动能是6P千克米。重力P可分为两个力:垂直于AB的分力Q与平行于AB的分力R。现在来看有摩擦的情况,这里的摩擦阻力是0.02×Q。由于=30°=0.87×P,可见为了克服摩擦力,冰橇花费的能量是0.02×0.87P×12=0.21P,所以冰橇从冰山上滑到山脚得到的实际动能是千克米。
我们假设冰橇到达山脚后会继续沿水平面向前滑行的路程长度为X,那么它为了克服摩擦力所用的功可以看作0.02PX千克米。列方程式0.02PX=5.79P,可解得X≈290米。也就是说,它滑到山脚下后会继续在水平滑道上滑行约300米。
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