Question

如图8-7-2所示，质量为m=2 kg的物体，在水平力F=8 N的作用下，由静止开始沿水平面向右运动.已知物体与水平面间的动摩擦因数μ=0.2.若F作用t₁=6 s后撤去，撤去F后又经t₂=2 s物体与竖直墙壁相碰，若物体与墙壁作用时间t₃=0.1 s，碰墙后反向弹回的速度v′=6 m/s，求墙壁对物体的平均作用力.（g取10 m/s²）

图8-7-2

   

Answer 1

解析:解法一(隔离法):

    选物体为研究对象,选F的方向为正方向,根据牛顿第二定律,物体运动的加速度为

    a₁=m/s²=2 m/s²

    撤去F时,物体的速度为

    v₁=a₁t₁=2×6 m/s=12 m/s

    撤去F后,物体做匀减速运动,根据牛顿第二定律,其运动的加速度为a₂==-μg=-0.2×10 m/s²=-2 m/s²

    物体开始碰墙时的速度为

    v₂=v₁+a₂t₂=12 m/s+(-2)×2 m/s=8 m/s

    再研究物体碰墙的过程,设竖直墙对物体的平均作用力为F,其方向水平向左.若选水平向左为正方向,根据动量定理有

    t₃=mv′-m(-v₂)

    解得=N=280 N.

    解法二(整体法):

    取从物体开始运动到撞墙后反向弹回的全过程应用动量定理，并取F的方向为正方向

    则F·t₁-μmg(t₁+t₂)- ·t₃=-mv′

    所以F=

    =N

    =280 N.

    答案：280 N