通过前面几期板块模型的学习,我们发现共速的时候是一个关键点,也是一个解决问题的突破口,那么,随之而来的就是什么情况下可以共速?共速之后,板块可以一直维持同一个运动状态吗?特别需要说明的是,共速是指二者的速度时时刻刻相等的意思,他们可以共同加速,也可以共同减速。
首先看最简单的无外力作用下的地面光滑模型。如下图所示
按照我们前面的思路与分析方法,我们很容易知道,只要木板足够长,那么,板块中将会共速并且保持匀速直线运动状态。它们的共速大概有以下三种情况
当然因物块在板上的位置不同,也有可能有其他情况,但分析方法是一样的。
接下来看一下有外力作用下地面光滑的情况,这类问题外力的作用形式比较多,我们选取一种进行分析,其他情况分析也是同一个思路。为了分析方便,我们设A和B的质量分别为m和M。
我们还是在假设木板B的长度足够长的情况下进行讨论,那么,如上图所示的情况,
板块一开始静止,A和B能否共速并且保持共速呢?共速说明二者速度相等,即相对静止,保持相对静止说明板块之间的水平方向的相互作用力必须小于等于最大静摩擦力或者滑动摩擦力的情况。满足这个条件,AB作为整体匀加速直线运动,如果不满足这个条件,那么A以μg的加速度做匀加速直线运动,而B以(F-μgm)/M的加速度做匀加速直线运动。并且后者的加速度大于前者的加速度。
我们把上述这个模型再变一下,如果对A也施加一个水平向右的拉力F',那么需要满足什么样的条件二者才能共速呢?还是和上面的分析一样,板块之间的水平方向的相互作用力必须小于等于最大静摩擦力或者滑动摩擦力。即(Fm-F'M)/(m+M)的绝对值小于等于μmg。
结论:木板在共速前是否足够长,板块之间水平方向的相互作用力是否小于等于最大静摩擦力,是板块能否共速的关键两个条件。
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