高中階段涉及的摩擦力公式主要包括以下兩個:
1. 滑動摩擦力公式:f=μN,其中,f表示滑動摩擦力,μ表示動摩擦因數(或摩擦系數),N表示兩個物體之間的正壓力。
2. 靜摩擦力公式:可以等效為“牽引力”來求解,即f=F(t)=max(F0-mat,0),其中,f表示最大靜摩擦力,F0表示牽引力,mat表示物體相對地面的運動趨勢所對應的法向力,當F(t)大于等于零時,物體相對地面靜止,反之則發生相對滑動。
以上公式在解決高中物理問題時經常會用到。請注意,公式中的各個參數需要根據具體問題進行適當設定,可能包括正壓力的方向、動摩擦因數的取值等。
問題:在水平地面上有一個木塊,質量為2kg。現在用一個水平推力F=15N的作用下,木塊開始運動,經過2s后,木塊的速度達到10m/s。求木塊與地面之間的動摩擦因數是多少?
分析:
要解決這個問題,需要使用摩擦力公式,即F=ma+μFy。其中,F是外力,m是物體質量,a是物體的加速度,μ是物體與地面之間的動摩擦系數。
已知條件:
木塊的質量m = 2kg
水平推力F = 15N
時間t = 2s
速度v = 10m/s
首先,我們需要用加速度a = (v - v0) / t來計算木塊的加速度。然后,將加速度、質量、水平推力和動摩擦系數μ代入摩擦力公式F = ma + μFy中,即可求解μ。
解:
根據牛頓第二定律,可得到加速度a = (v - v0) / t = (10 - 0) / 2 m/s^2 = 5m/s^2
根據摩擦力公式F = ma + μFy,其中F = 15N,m = 2kg,v = 10m/s,t = 2s,以及μ為動摩擦系數,代入求解:
F = 15N (已知)
m = 2kg (已知)
a = 5m/s^2 (已求得)
v = 10m/s (已知)
t = 2s (已知)
μ = F / (ma + Fy) = 15 / (2 5 + Fy) (將所有已知量代入公式)
為了求得Fy(支持力),我們需要知道木塊受到的其他力的作用。在這個問題中,我們假設木塊只受到水平推力F和地面的摩擦力。因此,支持力Fy等于木塊的重力mg,即Fy = mg = 2 9.8 N = 19.6 N。將這個數值代入μ的公式中,我們得到μ = 0.83。
答案:木塊與地面之間的動摩擦系數為0.83。