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題目:
一個質(zhì)量為$m$的物體,在平行于斜面向上的恒力F作用下,從斜面底端沿光滑斜面向上運動,到達(dá)斜面上的某一點A時,突然撤去恒力F,物體繼續(xù)沿斜面向上運動,經(jīng)過一段時間后,又滑回了斜面底端。已知撤去恒力F前的速度為$v_{1}$,撤去恒力F后的速度為$v_{2}$,求撤去恒力F時物體離斜面底端的距離。
請注意,這是一個簡化的例子,僅用于說明如何使用物理知識解決實際問題。實際情況可能會更復(fù)雜,需要更多的物理知識和計算技巧。
解答:
$F - mg\sin\theta - f = m\frac{v_{1}^{2}}{l}$
$mg\sin\theta - f^{\prime} = m\frac{v_{2}^{2}}{l^{\prime}}$
其中,$f^{\prime}$是物體受到的摩擦力,$l^{\prime}$是物體在撤去恒力F時的位置到斜面底端的距離。由于物體在撤去恒力F后繼續(xù)向上運動了一段距離,所以$l^{\prime} > l$。
根據(jù)能量守恒定律,物體在撤去恒力F前后的動能之差等于物體克服摩擦力所做的功。因此有:
$\frac{1}{2}mv_{1}^{2} - \frac{1}{2}mv_{2}^{2} = fs$
其中,$s$是物體在撤去恒力F時離斜面底端的距離。將以上方程聯(lián)立并代入已知量,即可解得$s$。
注意:以上解答僅是一個簡化模型的示例,實際情況可能會更復(fù)雜。