Question

如圖，風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)室中可產(chǎn)生水平方向的、大小可調(diào)節(jié)的風(fēng)力.現(xiàn)將一套有小球的細(xì)直桿放入風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)室.小球孔徑略大于細(xì)桿直徑.

（1）當(dāng)桿在水平方向上固定時(shí)，調(diào)節(jié)風(fēng)力的大小，使小球在桿上做勻速運(yùn)動(dòng)，這時(shí)小球所受的風(fēng)力為小球所受重力的0.5倍，求小球與桿間的滑動(dòng)摩擦因數(shù).

（2）保持小球所受風(fēng)力不變，使桿與水平方向間夾角為37°，并固定，則小球從靜止出發(fā)在細(xì)桿上滑下距離s所需時(shí)間為多少？（sin37°=0.6   cos37°=0.8）

Answer 1

解析：（1）設(shè)小球所受的風(fēng)力為F，支持力為F_N，摩擦力為F_f，小球質(zhì)量為m，作小球受力圖，如圖，

當(dāng)桿水平固定，即θ=0時(shí)，由題意得：

　　 F=μmg　 　　　　　　　　　　　　�、�

　 ∴μ=F/mg=0.5 mg/mg=0.5　　　　　　 ②

（2）沿桿方向，由牛頓第二定律得：

Fcosθ+mgsinθ-F_f =ma　　　　　　　 ③

垂直于桿方向，由共點(diǎn)力平衡條件得：

F_N+Fsinθ-mgcosθ=0　　　　　　　　 ④

又 F_f =μN(yùn)　　　　　　　　　　　　 ⑤

聯(lián)立③④⑤式得：

a==

將F=0.5 mg代入上式得a= g　　　　　 ⑥

由運(yùn)動(dòng)學(xué)公式得：s=at² ⑦

所以 t==　　　　　 　　�、�