第3章 运动的守恒定律
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第三章 动量定理及其守恒定律习题解答3.5.1 质量为2kg 的质点的运动学方程为j t t i t r ˆ)133(ˆ)16(22+++-= (单位:米,秒), 求证质点受恒力而运动,并求力的方向大小。
解:∵j i dt r d a ˆ6ˆ12/22+==, j i a m F ˆ12ˆ24+==为一与时间无关的恒矢量,∴质点受恒力而运动。
F=(242+122)1/2=125N ,力与x 轴之间夹角为: '34265.0/︒===arctg F arctgFx yα3.5.2 质量为m 的质点在o-xy 平面内运动,质点的运动学方程为:j t b i t a r ˆsin ˆcos ωω+=,a,b,ω为正常数,证明作用于质点的合力总指向原点。
证明:∵r j t b i t a dtr d a2222)ˆsin ˆcos (/ωωωω-=+-==r m a m F2ω-==, ∴作用于质点的合力总指向原点。
3.5.3 在脱粒机中往往装有振动鱼鳞筛,一方面由筛孔漏出谷粒,一方面逐出秸杆,筛面微微倾斜,是为了从较低的一边将秸杆逐出,因角度很小,可近似看作水平,筛面与谷粒发生相对运动才可能将谷粒筛出,若谷粒与筛面静摩擦系数为0.4,问筛沿水平方向的加速度至少多大才能使谷物和筛面发生相对运动?解:以地为参考系,设谷物的质量为m ,所受到的最大静摩擦力为 mg f oμ=,谷物能获得的最大加速度为2/92.38.94.0/s m g m f a o =⨯===μ ∴筛面水平方向的加速度至少等于3.92米/秒2,才能使谷物与筛面发生相对运动。
3.5.3 题图 3.5.4题图3.5.4 桌面上叠放着两块木板,质量各为m 1 ,m 2,如图所示,m 2和桌面间的摩擦系数为μ2,m 1和m 2间的摩擦系数为μ1,问沿水平方向用多大的力才能把下面的木板抽出来。
解:以地为参考系,隔离m 1、m 2,其受力与运动情况如图所示,其中,N 1'=N 1,f 1'=f 1=μ1N 1,f 2=μ2N 2,选图示坐标系o-xy ,对m 1,m 2分别应用牛顿二定律,有 00212222211111111=--=--=-=g m N N a m N N F g m N a m N μμμ 解方程组,得()2221211211/m g m g m gm F a ga μμμμ---==要把木板从下面抽出来,必须满足12a a >,即 gm g m g m g m F 12221211μμμμ>---()()g m m F 2121++>∴μμ3.5.5 质量为m 2的斜面可在光滑的水平面上滑动,斜面倾角为α,质量为m 1的运动员与斜面之间亦无摩擦,求运动员相对于斜面的加速度及其对斜面的压力。