大量研究表明:当接触面的粗糙程度一定时,物体所受的滑动摩擦力与物体对接触面的压力成正比.如图甲所示,用压力F将一质量为0.15kg的物体压在竖直墙壁上,压力F随时间的变化图像如图乙所示,物体的运动速度v随时间的变化图像如图丙所示.由图象可知当t=1s时,物体处于_______状态.物体所受到的摩擦力为_______N.t=3s时,物体受到的摩擦力为_____N.
静止 1.5 1
【解析】
将物体压在竖直的墙壁上,在竖直方向上物体受竖直向下的重力G、竖直向上的摩擦力f的作用;在水平方向上物体受水平向左的压力F、水平向右的支持力FN作用;由v-t图象可知,在0~2s内,物体的速度为零,即物体静止,由力的平衡条件可得:
f=G=mg=0.15kg×10N/kg=1.5N;
所以当t=1s时,物体处于平衡状态,物体所受摩擦力为1.5N;
由v-t图象可知,在2~4s内物体的速度越来越大,物体做加速运动;在4~6s内物体做匀速直线运动,处于平衡状态,由力的平衡条件可得,物体受到的滑动摩擦力
f滑=G=1.5N;
由图乙可知,在4~6s内压力大小为3N,当接触面的粗糙程度一定时,物体所受的滑动摩擦力与物体对接触面的压力成正比,所以
f滑=kFN,
1.5N= k×3N,
k=0.5,
由图乙可知,t=3s时,物体做加速运动,压力大小为2N,摩擦力的大小
f滑1=kFN1=0.5×2N=1N.