如图所示,传送带与地面夹角θ=37°,从A→B长度为16m,传送带以10m/s的速率逆时针转动.在传送带上端A...
问题详情:
如图所示,传送带与地面夹角θ=37°,从A→B长度为16 m,传送带以10 m/s的速率逆时针转动.在传送带上端A无初速度地放一个质量为0.5 kg的物体,它与传送带之间的动摩擦因数为0.5.求物体从A运动到B所需时间是多少?(sin37°=0.6,cos37°=0.8)
【回答】
物体的运动分为两个过程:第一个过程是在物体速度等于传送带速度之前,物体做匀加速直线运动;第二个过程是物体速度等于传送带速度以后的运动情况,其中速度刚好相同时的点是一个转折点,此后的运动情况要看mgsinθ与所受的最大静摩擦力的关系.若μ<tanθ,则继续向下加速;若μ≥tanθ,则将随传送带一起匀速运动.分析清楚了受力情况与运动情况,再利用相应规律求解即可.本题中最大静摩擦力等于滑动摩擦力大小.物体放在传送带上后,开始阶段,由于传送带的速度大于物体的速度,传送带给物体一沿传送带向下的滑动摩擦力Ff,物体受力情况如图*所示,物体由静止加速,由牛顿第二定律有mgsinθ+μmgcosθ=ma1,得a1=10×(0.6+0.5×0.8) m/s2=10 m/s2
物体加速至与传送带速度相等需要的时间t1== s=1 s,t1时间内位移x=a1t12=5 m
由于μ<tanθ,物体在重力作用下将继续加速运动,当物体速度大于传送带速度时,传送带给物体一沿传送带向上的滑动摩擦力Ff.此时物体受力情况如图乙所示,由牛顿第二定律有mgsinθ-μmgcosθ=ma2,得a2=2 m/s2
设后一阶段物体滑至底端所用的时间为t2,由L-x=vt2+a2t22解得
t2=1 s,t2=-11 s(舍去)所以物体由A→B的时间t=t1+t2=2 s.
*:2 s
知识点:牛顿运动定律的应用
题型:计算题