如图1所示,在研究物体受力时,可以把力沿着两个经选定的互相垂直的方向分解,物理中称为力的正交分解法,其中分力Fx和Fy的大小等于力F在选定的方向上的投影。在图2中质量m=2.0 kg的物体在力F=20 N作用下,由静止开始沿水平面运动x=1.0 m,力F与水平方向的夹角α=37°,物体与水平面间的动摩擦因数μ=0.2,求该过程中:(sin37°=0.6,cos37°=0.8)
(1)拉力F在水平方向的分力Fx。
(2)物体受到的支持力F支。
(3)地面对物体的摩擦力f的大小(在物理上,用公式f=μFN来计算滑动摩擦力的大小,其中f表示摩擦力,FN表示压力,μ叫动摩擦因数)。
解析:
(1)已知F与水平方向成37°角,所以拉力F在水平方向的分力为
Fx=Fcosα=20 N×cos 37°=20 N×0.8=16 N
(2)已知F与水平方向成37°角,所以拉力F在竖直方向的分力为
Fy=Fsinα=20 N×sin 37°=20 N×0.6=12 N
由于物块重力
G=mg=2 kg×10 N/kg=20 N
物块在竖直方向上受向下的压力,向上的支持力以及拉力F在竖直方向的分力Fy,即
G=Fy+F支
所以物体受到的支持力为
F支=G-Fy=20 N-12 N=8 N
(3)水平面受到的压力等于支持力,即
FN=F支=8 N
物体受到的滑动摩擦力为
f=μFN=0.2×8 N=1.6 N。
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