小球為什麼在45°滾得最遠
斜坡與地面成45°時,物體滾動得最遠。
此問題可以轉化為: 在角度為α的斜坡上,高度H位置有一小球(圓柱體),由靜止開始往下滑,斜坡摩擦係數為μ. 當角度α為多少度時,小球到達斜坡底部時的速度最大。
解:由受力分析得,N=mgcosα,故摩擦阻力f=μN=μmgcosα, 則斜面上加速度為a=(mgsinα-μmgcosα)/m=gsinα-μgcosα 斜坡長度為S=H/sinα 由公式2aS=V1²-0 得到 2(gsinα-μgcosα)H/sinα=V1²-0 算得 V1²=2gH(1-μ/tanα) 由於g、H、μ均為定值,只有α為變數, 所以若且唯若α=45°時,tanα有最大數值1,此時V1有最大值,最大值為2gH(1-μ)。
經計算,大過45°,向上分量過大,向前分量變小,射程變小。
小過45°,向上分量過小,在空中停留的時間偏小,向前運動的過程量也變小。
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