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如图所示,一辆平板汽车上放一质量为m的木箱,木箱与汽车后部左端距离为L,汽车底板距地面高为H。木箱用一根能承受最大拉力为Fm的水平细绳拴在车厢上,木箱与车厢底板间的动摩擦因数为μ(最大静摩擦力可按滑动摩擦力计算,重力加速度为g)。求:

(1)若汽车从静止开始启动,为了保证启动过程中细绳不被拉断,求汽车允许的最大加速度a;

(2)若汽车在匀速运动中突然以a1(a1>a)的加速度匀加速行驶,求从开始加速计时,经多长时间木箱落到地面上?

答案

解:(1)设木箱与车底板的最大静摩擦力为fm,汽车以加速度。启动时,细绳刚好不被拉断,以木箱为研究对象,根据牛顿第二定律可得:Fm+fm=ma①

而:fm=μmg②;

由以是两式可解得:a=

+μg③,

(2)当汽车加速度为a1时,细绳将被拉断,木箱与车底板发生相对滑动,设其加速度为a2

则:μmg=ma2④;

设经过t1时间木箱滑出车底板,则应满足:(v0t1+

a1t12)-(v0t1+a2t1)=L⑤;

木箱离开车底板后向前平抛,经时间t2落地,则:H=

gt22⑥;

而:t=t1+t2⑦;

由④⑤⑥⑦可得:t=


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