高中阶段涉及的摩擦力公式主要包括以下两个:
1. 滑动摩擦力公式:f=μN,其中,f表示滑动摩擦力,μ表示动摩擦因数(或摩擦系数),N表示两个物体之间的正压力。
2. 静摩擦力公式:可以等效为“牵引力”来求解,即f=F(t)=max(F0-mat,0),其中,f表示最大静摩擦力,F0表示牵引力,mat表示物体相对地面的运动趋势所对应的法向力,当F(t)大于等于零时,物体相对地面静止,反之则发生相对滑动。
以上公式在解决高中物理问题时经常会用到。请注意,公式中的各个参数需要根据具体问题进行适当设定,可能包括正压力的方向、动摩擦因数的取值等。
问题:在水平地面上有一个木块,质量为2kg。现在用一个水平推力F=15N的作用下,木块开始运动,经过2s后,木块的速度达到10m/s。求木块与地面之间的动摩擦因数是多少?
分析:
要解决这个问题,需要使用摩擦力公式,即F=ma+μFy。其中,F是外力,m是物体质量,a是物体的加速度,μ是物体与地面之间的动摩擦系数。
已知条件:
木块的质量m = 2kg
水平推力F = 15N
时间t = 2s
速度v = 10m/s
首先,我们需要用加速度a = (v - v0) / t来计算木块的加速度。然后,将加速度、质量、水平推力和动摩擦系数μ代入摩擦力公式F = ma + μFy中,即可求解μ。
解:
根据牛顿第二定律,可得到加速度a = (v - v0) / t = (10 - 0) / 2 m/s^2 = 5m/s^2
根据摩擦力公式F = ma + μFy,其中F = 15N,m = 2kg,v = 10m/s,t = 2s,以及μ为动摩擦系数,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) (将所有已知量代入公式)
为了求得Fy(支持力),我们需要知道木块受到的其他力的作用。在这个问题中,我们假设木块只受到水平推力F和地面的摩擦力。因此,支持力Fy等于木块的重力mg,即Fy = mg = 2 9.8 N = 19.6 N。将这个数值代入μ的公式中,我们得到μ = 0.83。
答案:木块与地面之间的动摩擦系数为0.83。