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45° 斜面、摩擦系数 0.5:会下滑吗?
物块从倾角 45° 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 3.5355 米/秒²
分步解答
- 重力分量系数 sin45 = 0.7071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·cos45 = 0.3536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×(0.7071 − 0.3536) = 3.5355分量大于阻力 → 会下滑
为什么这样做
斜面上重力沿斜面向下的分量是 mg sin45°,摩擦力最多抵消 μmg cos45°。45° 时两个分量相等(sin45° = cos45° = √2/2),都等于 (√2/2)mg。
常见错误
- 以为 45° 的 sin 和 cos 不一样,其实都等于 √2/2。
- 把加速度写成 g(sin45° + μcos45°),摩擦力方向搞反、做成了加法。
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