有一只小虫重为G，不慎跌入一个碗中，如图所示．碗内壁为一半径为R的球壳的一部分，其深度为D．碗与小虫脚间的动摩擦因数为μ，若小虫可以缓慢顺利地爬出碗口而不会滑入碗底．试问D

Question

有一只小虫重为G，不慎跌入一个碗中，如图所示．碗内壁为一半径为R的球壳的一部分，其深度为D．碗与小虫脚间的动摩擦因数为μ，若小虫可以缓慢顺利地爬出碗口而不会滑入碗底．试问D的最大值为多少？（最大静摩擦力大小等于滑动摩擦力大小）

Answer 1

对小虫受力分析，受到重力、支持力和静摩擦力，到碗口时，最容易滑下，此时静摩擦力最大，等于滑动摩擦力，如图

根据平衡条件，有
f=mgsinθ    ①
N=mgcosθ       ②
其中f=μN      ③
cosθ=(R−D)/(R)      ④
由①②③④解得：D=R（1-√((1)/(μ2+1))）
答：D的最大值为R（1-√((1)/(μ2+1))）．