Question

11．汽車在后輪的推動下，以加速度a在地面上沿直線前進，已知汽車前后輪相距為2l，汽車的質(zhì)心位于前后輪中央，離地高度為h，后輪與地面間的靜摩擦系數(shù)為μ，前輪非驅(qū)動輪，與地面間的摩擦力甚小，可以忽略，試問：μ至少為多大，后輪才不至打滑？并就結果進行討論．

Answer 1

分析 對車受力分析作用受力分析圖，根據(jù)牛頓第二定律可知加速度與摩擦力的大小關系；再由力矩的平衡條件可明確不打滑的條件．

解答 解：對力受力分析，如圖所示；
由牛頓第二定律可知，f=ma
豎直方向有：N₁+N₂=mg
以前輪為支點；
由力矩平衡可知：
fh+N₁l-N₂l=0
解得：N₁=$\frac{1}{2}$m（g-$\frac{h}{l}a$）
N₂=$\frac{1}{2}$m（g+$\frac{h}{l}a$）
要使車不打滑，則有：f≤μN₂；
即μ≥$\frac{2al}{gl+ha}$時后輪不會打滑；
討論可知：
（1）若a＞0，N₂＞N₁，后輪對地面壓力較大
a=$\frac{l}{h}g$時，N₁=0，前輪不受壓力；
（3）a＞$\frac{l}{h}g$時，N₁為負值，不符合實際情況；
（4）a＜0時，N₁＜N₂，前輪受力較大；
答：當μ≥$\frac{2al}{gl+ha}$時后輪不會打滑；

點評 本題考查力矩平衡及牛頓第二定律的應用，要注意明確力可以視為繞前輪轉(zhuǎn)動；同時力作用在質(zhì)心上．