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网友所问的一道(野)物理题的解析

2022-07-08 13:40 作者:现代微积分  | 我要投稿

首先来看下网友出的题目

ps:首先声明这题是有歧义和一些错误的,先读题,我后面会有对其修改更正的文字

这是题目:

这是解析:

下面先来纠错更正。(纠正的评论会比较多,大家耐心看完)

1.“受到大小为F₀的力”这句话给的条件不够,不仅要给出F₀的大小,还得给出方向。比如:如果方向水平的话要跟最大静摩擦力相比,以决定是否能滑动。其次如果力不水平,当竖直分量>重力的时候物体会“飞起来”的。讨论情况就复杂多了。

2.“假定物体在力消失后才开始运动”这句话本身就是有误的。既然是撤去力后才开始运动”说明力F₀作用的这一段时间是静止的,而静止的话就必须满足:

竖直方向的分量<重力(否则会飞起来)

水平分量<最大静摩擦力(否则会滑动)

而且最大静摩擦力默认=滑动摩擦f=μFn,而Fn又受到F₀竖直分量的影响,讨论起来也愈加复杂。

不过这都不是最重要的,最重要的是撤去力后,水平方向静摩擦力也会同时消失,竖直方向没有了这个力的竖直分量后支持力就会瞬间增大到与重力二力平衡

综上,如果受力F₀时物体静止,那么撤去力后物体也还是静止,所以这就是到错题了。

再看看第(3)问问受到力后的位移,那就更加跟题干自相矛盾。


再来看解析:

直到我看了解析才看出网友大致想表达的意思,那么应该将题目中的“假定物体在力消失后才开始运动”改为“从撤去力F₀后开始计时记录物体的运动情况

第(3)问应该改为“求物体撤去力后进行的位移s”,否则容易误解为“求开始受力后的运动情况(也就是前面那段时间的运动情况)”


而且从解析中开始计时的时候是有初速度的,所以前面受力过程中是运动的。再者,从解析中还可看出,网友是默认了F₀是水平方向。

综上可以得出,F₀方向水平且F₀>μmg,只有>最大静摩擦力才会滑动。这个条件也应加入题目之中。


在纠正了题目的基础下,再来纠正解析中的一个错误(红色方框内)

网友是想通过动量定理求出开始计时时的初速度,但动量定理Ft=mΔv中F是指物体受到的合外力,前面的运动过程中不仅F₀对物体有冲量,而且滑动摩擦力f以及空气阻力R对物体也有冲量(空气阻力还是变力,冲量得用积分算)。而解析中只考虑了F₀对物体的冲量,所以初速度求错了。


纠正了以上的错误,下面我们再来完成这道题。

先分两种情况,一种是从开始受力F₀到撤去F₀;另一种是撤去F₀后

先来看受力F₀的情况:

其中F₀>R+f

我们先研究这段情况,从开始运动开始计时

此时我们计算出了初速度,再研究撤去力F₀后的情况

v-t图大致如下:

v-t图

s-t图大致如下:

s-t图

于是得出此题3个问的答案:

以上是对此题按网友解析中的命题逻辑更正后的题目解答。如果大佬们想深究的话,不妨研究下F₀大小和方向任意的复杂情况(这才是此题“野”的地方所在),这会很有趣[doge]

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