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30° 斜面、摩擦系数 0.5:会下滑吗?
物块从倾角 30° 的斜面顶端由静止开始下滑,物块与斜面之间的动摩擦因数为 0.5(g 取 10 米/秒²)。求物块下滑的加速度,并判断物块会不会下滑。
直接答案
会下滑,加速度 0.6699 米/秒²
分步解答
- 重力分量系数 sin30 = 0.5下滑趋势由重力沿斜面的分量提供(系数为 sinθ)
- 摩擦阻力系数 μ·cos30 = 0.433阻力上限由法向压力与摩擦系数决定(系数为 μcosθ)
- a = g(sinθ − μcosθ) = 10×(0.5 − 0.433) = 0.6699分量大于阻力 → 会下滑
为什么这样做
重力沿斜面向下的分量是 mg sin30°,摩擦力最大只能提供 μmg cos30°。已知 sin30° = 0.5、cos30° = √3/2,两者分别是 mg/2 和 (√3/4)mg,所以物块会下滑。
常见错误
- 把 30° 的 sin 和 cos 记反(正确值是 sin30° = 0.5、cos30° = √3/2)。
- 以为摩擦系数是 0.5 就一定不会下滑,忘了还要看斜面倾角。
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