Question

如圖所示，一小圓盤靜止在桌布上，位于一方桌的水平桌面的中央，桌布的一邊與桌的AB邊重合．已知方桌的邊長為L，圓盤與桌布間的動摩擦因數(shù)為μ₁，圓盤與桌面間的動摩擦因數(shù)為μ₂．現(xiàn)突然以恒定加速度a將桌布抽離桌面，加速度的方向是水平的且垂直于AB邊．若圓盤最后未從桌面掉下，以g表示重力加速度，求：
（1）桌布與圓盤經(jīng)多長時間分離？
（2）為使圓盤不從桌面掉下，則加速度a滿足的條件是什么？

Answer 1

解：（1）設(shè)圓盤的質(zhì)量為m，圓盤在桌布上做加速運(yùn)動的加速度為a₁，則
f₁=μ₁mg=ma₁
以地面為參考系，設(shè)桌布從盤下抽出所經(jīng)歷的時間為t₁，在這段時間內(nèi)桌布移動的位移為x，圓盤移動的位移為s₁，
有，
由題意分析可知，當(dāng)桌布比圓盤多運(yùn)動了的位移時，盤布分離，即
x-s₁=
聯(lián)立以上各式，可以解得

（2）桌布抽出后，圓盤在桌面上做勻減速運(yùn)動，以a₂表示圓盤的加速度的大小，有
f₂=μ₂mg=ma₂
設(shè)圓盤剛離開桌布時的速度大小為v，離開桌布后在桌面上再運(yùn)動距離s₂時停止，有
v²=2a₁s₁，v²=2a₂s₂
，所以s₂=
盤沒有從桌面上掉下的條件是s₁+s₂≤
由以上各式解得a≥
答：（1）桌布與圓盤經(jīng)分離．
（2）為使圓盤不從桌面掉下，則加速度a滿足的條件是a≥．
分析：（1）根據(jù)牛頓第二定律求出圓盤在桌布上做加速運(yùn)動的加速度，抓住桌布的位移和圓盤的位移之差等于，結(jié)合運(yùn)動學(xué)公式求出桌布與圓盤分離的時間．
（2）圓盤離開桌布后，在桌面上做勻減速直線運(yùn)動，抓住圓盤在勻加速直線運(yùn)動和勻減速直線運(yùn)動的位移之和小于等于，結(jié)合牛頓第二定律和運(yùn)動學(xué)公式求出加速度a滿足的條件．
點評：解決本題的關(guān)鍵理清圓盤和桌布的運(yùn)動情況，抓住位移關(guān)系，結(jié)合運(yùn)動學(xué)公式和牛頓第二定律進(jìn)行求解．