斜坡与地面成45°时,物体滚动得最远。
此问题可以转化为:
在角度为α的斜坡上,高度H位置有一小球(圆柱体),由静止开始往下滑,斜坡摩擦系数为μ.
当角度α为多少度时,小球到达斜坡底部时的速度最大。
解:由受力分析得,N=mgcosα,故摩擦阻力f=μN=μmgcosα,
则斜面上加速度为a=(mgsinα-μmgcosα)/m=gsinα-μgcosα
斜坡长度为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)
由于g、H、μ均为定值,只有α为变量,
所以当且仅当α=45°时,tanα有最大数值1,此时V1有最大值,最大值为2gH(1-μ)。