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梁远声:回摩擦力悖论:悖论是不存在的
送交者: 侠行天涯 2015年12月23日08:36:19 于 [灵机一动] 发送悄悄话
摩擦力悖论

在光滑的平面上,有一个砖形的模块(模块A),质量为M。模块A与平面之间没有摩擦力。在模块A的上面,有另一个砖形模块(模块B),质量为m。M > m。模块A与模块B之间的动摩擦系数为uk,静摩擦系数为us。现在为模块A加一个水平牵引力F。F>mg us。F>mg uk。这样模块A在模块B上滑动。又假设F-mguk=mguk。因为M>m,算出模块A的加速度<模块B的加速度。看看怎样解决这个问题? 或者找到题目中的错误. 

分析:


粗略一看,好像模块B的加速度大于模块A的加速度。其实不是这样的。 


先假设模块B在模块A上不滑动。那么,模块B,模块A的共同加速度是

a = F/(m+M)
这时,模块B受到的摩擦力是
f = mF/(m+M)
当f > mgus时,模块B才开始在模块A上滑动。也就是说,
F > (m+M)gus时,模块B才开始在模块A上滑动。现在就取
F = (m+M)gus + e, e很小。这个力使得模块B在模块A上滑动。
这时模块B得到的摩擦力是 mguk, 其加速度是 guk。
模块A受的净力是(m+M)gus + e - mguk = mg(us-uk) + e + Mgus
模块A的加速度是(mg(us-uk) + e)/M + gus > guk

结论:即便是用最小的牵引力使模块B在模块A上滑动,模块A的加速度也大于模块B的加速度
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