请教一道高中物理奥赛题.这题怎么用摩擦角、全反力等知识解决一半径为的圆柱A,静止在水平地面上,并与竖直墙面相接触.现有另一质量与A相同,半径为的较细圆柱B,用手扶着圆柱A,将B放在A

来源:学生作业帮助网 编辑:作业帮 时间:2024/05/03 15:19:06
请教一道高中物理奥赛题.这题怎么用摩擦角、全反力等知识解决一半径为的圆柱A,静止在水平地面上,并与竖直墙面相接触.现有另一质量与A相同,半径为的较细圆柱B,用手扶着圆柱A,将B放在A

请教一道高中物理奥赛题.这题怎么用摩擦角、全反力等知识解决一半径为的圆柱A,静止在水平地面上,并与竖直墙面相接触.现有另一质量与A相同,半径为的较细圆柱B,用手扶着圆柱A,将B放在A
请教一道高中物理奥赛题.这题怎么用摩擦角、全反力等知识解决
一半径为的圆柱A,静止在水平地面上,并与竖直墙面相接触.现有另一质量与A相同,半径为的较细圆柱B,用手扶着圆柱A,将B放在A的上面,并使之与墙面相接触,如图所示,然后放手.
己知圆柱A与地面的静摩擦系数为0.20,两圆柱之间的静摩擦系数为0.30.若放手后,两圆柱体能保持图示的平衡,问圆柱B与墙面间的静摩擦系数和圆柱B的半径的值各应满足什么条件?

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请教一道高中物理奥赛题.这题怎么用摩擦角、全反力等知识解决一半径为的圆柱A,静止在水平地面上,并与竖直墙面相接触.现有另一质量与A相同,半径为的较细圆柱B,用手扶着圆柱A,将B放在A
放上圆柱体B后,圆柱体B有向下运动的倾向,对圆柱体A和墙面有压力.圆柱体A倾向于向左运动,对墙面没有压力.平衡是靠各接触点的摩擦力维持的.现在设系统处于平衡状态,圆柱体A受地面的正压力为FN1,水平摩擦力为F1,切向摩擦力为F3,;圆柱体B受圆柱体A的正压力位F‘N3,切向摩擦力为F’3.
已知圆柱体A与地面的摩擦因数μ1=0.20,两圆柱体间的摩擦因数μ3=0.30.设圆柱体B与墙面的摩擦因数为μ2,过量圆柱体中轴的平面与地面的夹角为φ.设两圆柱体的质量均为M,为了求出FN1、FN2、FN3以及为保持平衡所需的F1、F2、F3的值,下面列出两圆柱体所受力和力矩的平衡方程:
圆柱体A:Mg-FN1+FN3sinφ+F3cosφ=0,①
F1-FN3cosφ+F'3sinφ=0,②
F1R=F3R; ③
圆柱体B:Mg-F2-F'N3sinφ-F'3cosφ=0,④
FN2-F'N3cosφ+F'3sinφ=0 ⑤
F'3r=F2r; ⑥
由于F'3=F3,所以得F1=F2=F3=F'3=F,⑦
式中F代表F1、F2、F3和F'3的大小.又因F‘N3=FN3,于是①、②、④和⑤四式成为:
Mg-FN1+FN3sinφ+Fcosφ=0,⑧
F-FN3cosφ+Fsinφ=0,⑨
Mg-F+FN3sinφ-Fcosφ=0,⑩
FN2-FN3cosφ+Fsinφ=0; (11)
以上四式是FN1、FN2、FN3和F的联立方程,解这联立方程可得
FN2=F,(12)
FN3=(1+sinφ)Mg/(1+cosφ+sinφ); (13)
FN2=F=Mgcosφ/(1+cosφ+sinφ); (14)
FN1=(2+cosφ+2sinφ)Mg/(1+cosφ+sinφ); (15)
(12)、(13)、(14)和(15)四式是平衡时所需的里,FN1、FN2、FN3没有问题,但F1、F2、F3三个力能不能达到所需的数值F,即式(12)、(14)受相应的摩擦因数的制约.三个力中只要有一个力不能达到所需的F值,在那一点就会发生滑动而不能保持平衡.
首先讨论圆柱体B和墙面的接触点.接触点不发生滑动,要求μ2≥F2/FN2.由式(12)得,F2/FN2=1,
所以μ2≥1.(16)
再讨论圆柱体A与地面的接触点的情形.按题设此处的摩擦因数为μ1=0.20,根据摩擦定律F1≥μFN,若上面求得的接地点维持平衡所需的水平力F1满足F1≤μ1×FN1,则圆柱体在地面上不滑动;若F1>μ1×FN1,这一点将要发生滑动.
圆柱体A在地面上不发生滑动的条件是
μ1≥F1/FN1=cosφ/(2+cosφ+sinφ) (17)
而由图上的几何关系可知
cosφ=(R-r)/(R+r),(18)
sinφ=根号(1-cos²φ)=2根号(Rr)/(R+r).(19)
由式(17)、(18)和(19)以及μ1=0.20,可以求得
r≥R/9.(20)
即只有当r≥R/9时,圆柱体A在地面上才能不滑动,要求
μ3≥F3/FN3=cosφ/(1+sinφ) (21)
由式(18)、(19)以及μ3=0.30,可解得
r≥(7/13)²R=0.29R.(22)
显然,在平衡时,r的上限为R.总结式(20)和(22),得到r满足的条件为
R≥r≥0.29R.

把一个物块摁在粗糙的墙上,随着用力的增大,墙对物块的摩擦力怎么变化?墙对物体摩擦不变,但最大静摩擦会改变的是静摩擦 F= mg= Fn Fn就

好多条件