Question

质量m=5 kg的物体在恒定水平推力F=5 N 的作用下，自静止开始在水平路面上运动，t₁=2 s后，撤去力F，物体又经t₂=3 s停了下来.求物体运动中受水平面滑动摩擦力的大小.

Answer 1

F_f ==2 N

解析:

因物体在水平面上运动，故只需考虑物体在水平方向上受力即可，在撤去力F前，物体在水平方向上还受方向与物体运动方向相反的滑动摩擦力F_f，撤去力F后，物体只受摩擦力F_f.取物体运动方向为正方向.

方法一：设撤去力F时物体的运动速度为v.对于物体自静止开始运动至撤去力F这一过程，由动量定理有  （F－F_f）t₁=mv                                           

对于撤去力F直至物体停下这一过程，由动量定理有    （－F_f）t₂=0－mv      

联立解得运动中物体所受滑动摩擦力大小为     F_f ==2 N.

说明：式①②中F_f仅表示滑动摩擦力的大小，F_f前的负号表示F_f与所取正方向相反.

方法二：将物体整个运动过程视为在一变化的合外力作用下的运动过程.在时间t₁内物体所受合外力为（F－F_f），在时间t₂内物体所受合外力为－F_f，整个运动时间（t₁+t₂）内，物体所受合外力冲量为（F－F_f）t₁+（－F_f）t₂.

对物体整个运动过程应用动量定理有（F－F_f）t₁+（－F_f）t₂=0

解得F_f ==2 N.