如图所示,A、B两轮间距为L=3.25m,套有传送带,传送带与水平方向成α=30°角,传送带始终以2m/s的速率运动.将一物体轻放在A轮处的传送带上,物体与传送带间的滑动摩擦系数为μ=/5,g取10m/s2.则:
(1)物体从A运动到B所需的时间为多少?
(2)若物体与传送带间的滑动摩擦系数为μ=,物体从A运动到B所需的时间为多少?
网友回答
解:(1)根据牛顿第二定律得:mgsin30°+μmgcos30°=ma1
????????? 初始加速度a1=g(sin30°+μcos30°)=8m/s2??????
????????? 第一段匀加速直线运动的位移s1==0.25m???时间t1==0.25s
??????????同理第二段加速度a2=g(sin30°-μcos30°)=2m/s2???????
???????? ?第二段位移s2=L-s1=3m???????s2=vt2+??t2=1s
???????????? 故t=t1+t2=1.25s????????????
??? (2)根据牛顿第二定律得:mgsin30°+μmgcos30°=ma
???? 初始加速度a=g(sin30°+μcos30°)=12.5m/s2
???? 第一段匀加速直线运动的位移s1==0.16m???时间t1==0.16s?????
?????当物体与传送带速度相同的瞬间,由于mgsin30°<μmgcos30°????物体与传送带相对静止,一起匀速运动
???? 则第二段位移s2=L-s1=3.09m???????t2==1.545s?????
???? 故t=t1+t2=1.705s????????
答:(1)物体从A运动到B所需的时间为1.25s.
??? (2)若物体与传送带间的滑动摩擦系数为μ=,物体从A运动到B所需的时间为1.705s.
解析分析:(1)物体受到重力、传送带的支持力和沿斜面向下的滑动摩擦力,做匀加速直线运动,根据牛顿第二定律求出加速度.当物体的速度增大到传送带相同时,由速度公式求出运动的位移和时间.当物体与传送带速度相同的瞬间,由于最大静摩擦力μmgcos30°<mgsin30°,则物体继续沿传送带向下做匀加速直线运动,物体的速度大于传送带,所受的滑动摩擦力沿斜面向上.再根据牛顿第二定律求出第二段的加速度,由位移求出时间,再求出总时间.
(2)若物体与传送带间的滑动摩擦系数为μ=,当物体与传送带速度相同的瞬间,由于最大静摩擦力μmgcos30°>mgsin30°,则物体与传送带相对静止,一起向下匀速直线运动,根据牛顿第二定律和运动学公式求解.
点评:本题考查分析和解决复杂动力学问题的能力,关键在于分析物体的受力情况和运动情况,特别是物体与传送带速度相同以后做什么运动,要具体问题具体分析.