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从雪山上向下滑

时间:2022-12-18 理论教育 版权反馈
【摘要】:从滑道上滑下来一只冰橇,它滑下来后继续沿着水平面运动,冰橇还能滑行多远?假设冰橇在滑道上滑行是没有摩擦的,那么它永远都不会停下来。但是冰橇的运动是有摩擦的,尽管这个摩擦力非常小:冰橇下面的铁条与滑道的摩擦系数为0.02。为了计算这个路程的距离,我们必须先计算一下冰橇从山上滑下来的时候所积蓄的能量。因此,克服摩擦力消耗了:冰橇到达山脚下后继续沿着水平面运动,用x来表示路程的长度,摩擦力的功就是0.02Px千克米。


【问题】

雪山的滑道坡度为30°,长度为12米。从滑道上滑下来一只冰橇,它滑下来后继续沿着水平面运动,冰橇还能滑行多远?

【解答】

假设冰橇在滑道上滑行是没有摩擦的,那么它永远都不会停下来。但是冰橇的运动是有摩擦的,尽管这个摩擦力非常小:冰橇下面的铁条与滑道的摩擦系数为0.02。因此,当冰橇将其从山上滑下来的时候所获得的能量全部消耗在克服摩擦力的时候,它就会停下来。

为了计算这个路程的距离,我们必须先计算一下冰橇从山上滑下来的时候所积蓄的能量。冰橇滑下的高度AC(图70)等于AB的一半(因为30°角的对边长等于弦长的一半)。所以AC等于6米。假设冰橇的重量为P,那么在没有摩擦力的情况下,它滑到山脚下时所获得的动能等于6P千克米。现在,将重量P分为两个部分的力。与AB垂直的分力Q和与AB平行的分力R。摩擦力等于0.02Q,而Q等于Pcos30°,即0.87P。因此,克服摩擦力消耗了:

图70 冰橇能够滑行多远的距离

0.02×0.87P×12=0.21P千克米。所以,实际获得的动能为

6P-0.21P=5.79P千克米

冰橇到达山脚下后继续沿着水平面运动,用x来表示路程的长度,摩擦力的功就是0.02Px千克米。从公式0.02Px=5.79P中可以得出:

x=290米

这就是说,冰橇从山上滑下来后,可以在水平的道路上继续滑行大约300米远。


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