9.3+考虑摩擦的平衡问题(解析法)
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如何解决物体在重力和摩擦力下的平衡问题如何解决物体在重力和摩擦力下的平衡问题在我们日常生活中,物体的平衡问题是一个非常常见的现象。
无论是建筑物的结构设计,还是平衡秤的使用,我们都离不开对物体平衡的探讨和研究。
物体在重力和摩擦力作用下的平衡问题,是一个具有一定深度和难度的话题。
本文将探讨如何解决物体在重力和摩擦力下的平衡问题。
重力是地球对物体的吸引力,而摩擦力则是物体与接触表面之间的相互作用力。
要解决物体在这两种力下的平衡问题,我们首先需要了解物体所受到的力的大小和方向。
而要确定物体所受力的大小和方向,我们需要运用牛顿力学中的平衡原理。
平衡原理的基本思想是:当物体处于平衡状态时,受力之和为零。
具体而言,对于在水平表面上放置的物体,如果物体不会移动,那么重力和摩擦力之间必须达到平衡。
这意味着重力和摩擦力的大小必须相等。
重力是由物体的质量决定的,而摩擦力则取决于接触表面的性质和物体相对运动的状态。
为了使物体在重力和摩擦力下达到平衡,我们可以通过调整以下因素来解决问题:1. 质量的变化:根据牛顿第二定律,物体受到的重力与其质量成正比。
通过增加或减少物体的质量,可以改变重力的大小。
如果重力过大,可以考虑减少物体的质量,例如通过去除一部分物体或使用轻质材料。
相反,如果重力不足以满足平衡条件,可以考虑增加物体的质量。
2. 表面性质的改变:摩擦力取决于物体与接触表面之间的相互作用力。
通过调整表面的性质,可以改变物体与接触表面之间的摩擦系数。
例如,如果物体需要更大的摩擦力来达到平衡,可以增加接触表面的粗糙程度或使用有粘性的材料。
如果物体需要减小摩擦力,可以使用光滑的材料或在接触表面之间加入润滑剂。
3. 借助外力的作用:除了重力和摩擦力以外,物体还可以受到其他外力的作用,如拉力、推力等。
可以通过调整这些外力的大小和方向,使物体在重力和摩擦力的作用下达到平衡。
例如,通过施加一个向上的拉力,可以抵消物体受到的重力,并使物体保持平衡。
6摩擦角解平衡问题在物理练习和考试中常见的摩擦力问题都或多或少的与一定的生活实例联系在一起,并且与摩擦因数决定的在工程学中正压力(支持力)和摩擦力的合力与接触面法线的夹角θ=arctan μ,称为摩擦角。
1.在水平面上放有一质量为m 的物体,物体与地面的动摩擦因数为μ,现用力F 拉物体,使其匀速运动,怎样施加F 才能最小。
2.在机械设计中,常用到下面的力学装置,如图只要使连杆AB 与滑块m 所在平面法线的夹角θ小于某个值,那么无论连杆AB 对滑块施加多大的作用力,都不可能使之滑动,且连杆AB 对滑块施加的作用力越大,滑块就越稳定,工程力学上称为‘自锁’现象。
则自锁时θ应满足什么条件?设滑块与所在平面间的动摩擦因数为μ。
3.压延机由两轮构成,两轮的直径均为d =50mm ,轮间的间隙为a =5mm ,两轮按反方向转动,如图中箭头所示。
已知烧红的铁板和铸铁轮之间的摩擦因数为μ=0.1,问能压延的铁板厚度b 是多少?4.结构均匀的梯子AB ,靠在光滑竖直墙上,已知梯子长为L ,重为G ,与地面间的动摩擦因数为μ,如图所示,(1) 求梯子不滑动,梯子与水平地面夹角θ的最小值θ0; (2) 当θ=θ0时,一重为P 的人沿梯子缓慢向上,他上到什么位置,梯子开始滑动?5.如图所示,AOB 是一把等臂夹子,轴O 点处摩擦可以忽略不计,若想在A 、B 处用力去夹住一圆柱形物体C ,则能否夹住与哪些因素有关?如果这一装置刚能夹住C ,这些因素应满足什么条件(不考虑圆柱形物体所受重力)?图21.分析:设拉力与水平面间的夹角为θ,将拉力F 分解,并列出平衡方程,由动摩擦力公式得 F cos θ=μ(mg -F sin θ),化简为)sin(1sin cos 2θϕμμθμθμ++=+=mg mgF (其中令1cos ,11sin 22+=+=μμϕμϕ)当 90=+θϕ时F 有最小值: 12min +=μμmg F , 且θ = arctan μ。