牛頓第二定律板塊模型主要包括以下幾種:
1. 繩拉小車在斜面上的運動模型:物體在拉力作用下沿斜面做加速運動,斜面也發生相對運動,但速度較小。
2. 子彈打木塊模型:子彈射木塊,使木塊做減速運動,同時子彈也受到木塊的阻力和摩擦力的作用,速度減小。
3. 子彈打滑模型:子彈射滑塊,滑塊在子彈作用下做加速運動,而子彈在摩擦力的作用下也做加速運動。
4. 子彈打靜止球模型:子彈射靜止球,使球發生滑動,同時子彈也受到滑動摩擦力的作用,速度減小。
5. 連接體模型:兩個或多個物體組成的系統,受到外力的作用而一起運動。
6. 碰撞模型:兩個物體碰撞時,滿足動量守恒定律和機械能守恒的條件。
7. 彈簧振子模型:彈簧振子受到彈簧的彈力作用而發生振動。
以上模型都是基于牛頓第二定律進行研究的,涉及物體的受力分析、加速度、速度和位移等多個方面的討論。
題目:
一質量為5kg的木板B靜止在水平地面上,木板右端放置一質量為1kg的小物塊A(視為質點),兩者之間的動摩擦因數為0.2,木板B與地面之間的摩擦忽略不計。木板B長為L=2m,開始時兩者都處于靜止狀態。現給A一個水平向右的初速度v0,已知A、B間的最大靜摩擦力為:f=6N。求:
(1)若A恰好不從木板B的右端滑下,求初速度v0的大小;
(2)若A從木板B的右端滑下,求木板B的最小加速度大小。
分析:
本題涉及兩個物體之間的相互作用,可以使用牛頓第二定律來求解。首先需要分析物體的受力情況,再根據牛頓第二定律列方程求解。
解:
(1)當A恰好不從木板B的右端滑下時,A、B之間的摩擦力為最大靜摩擦力,方向向左。
對A,根據牛頓第二定律有:
$f_{m} = ma_{A}$
其中:a_{A}為A的加速度大小。
對B,根據牛頓第二定律有:
$f_{m} + f_{B} = ma_{B}$
其中:f_{B}為B受到的滑動摩擦力大小。
由于B靜止在地面上,所以有:
$f_{B} = mg\mu$
其中:μ為滑動摩擦系數。
將上述各式代入得:
$a_{A} = 6m/s^{2}$
$a_{B} = 2m/s^{2}$
由于A、B之間的最大靜摩擦力大于等于滑動摩擦力,所以當A的初速度小于等于最大靜摩擦力除以A的質量時,A恰好不從木板B的右端滑下。因此有:
$v_{0} \leq \frac{f_{m}}{m_{A}} = 6m/s$
所以初速度v0的大小為6m/s。
(2)當A從木板B的右端滑下時,B受到向左的滑動摩擦力作用,其最小加速度大小為:
$a_{min} = \frac{f_{m}}{m_{B}} = 6m/s^{2}$
其中:m_{B}為木板B的質量。
根據牛頓第二定律有:
$f_{min} = m_{B}a_{min}$
其中:f_{min}為滑動摩擦力大小。
由于木板B與地面之間的摩擦忽略不計,所以有:
$f_{min} = mg\mu$
其中:μ為滑動摩擦系數。
將上述各式代入得:
$a_{min} = \frac{mg\mu}{m_{B}} = 6m/s^{2}$
所以木板B的最小加速度大小為6m/s^{2}。