Question

14．要使摩托車手能夠以角速度ω沿圓錐面的內(nèi)壁做半徑為R的圓周運(yùn)動(dòng)，求車胎橡膠與圓錐內(nèi)表面間的摩擦因數(shù)應(yīng)該為多少？

Answer 1

分析 考慮臨界情況，即摩托車剛要沿圓錐面內(nèi)壁下滑的情況，此時(shí)摩托車所受的靜摩擦力達(dá)到最大，由牛頓第二定律、向心力公式和摩擦力公式結(jié)合解答．

解答 解：當(dāng)摩托車剛要沿圓錐面內(nèi)壁下滑時(shí)，摩托車所受的靜摩擦力達(dá)到最大，受力情況如圖．
根據(jù)牛頓第二定律得
  水平方向有：Ncosα+fsinα=mω²R
  豎直方向有：fcosα=Nsinα+mg
又 f=μN(yùn)
聯(lián)立解得 μ=$\frac{gcosα+ω{\;}^{2}R}{ω{\;}^{2}Rcosα-gsinα}$
所以車胎橡膠與圓錐內(nèi)表面間的摩擦因數(shù)應(yīng)該大于等于$\frac{gcosα+ω{\;}^{2}R}{ω{\;}^{2}Rcosα-gsinα}$．

點(diǎn)評(píng) 解決本題的關(guān)鍵要正確分析摩托車的受力情況，確定向心力的來(lái)源，知道摩托車剛要滑動(dòng)時(shí)靜摩擦力達(dá)到最大值．