如图所示为某钢铁厂的钢轨传送装置,斜坡长为L=20m,高为h=2m,斜坡上紧排着一排滚筒,长为l=8m、质量为m=1×103?kg的钢轨放在滚筒上,钢轨与滚筒间的动摩擦因数为μ=0.3,工作时由电动机带动所有滚筒顺时针匀速转动,滚筒边缘的线速度均为v=4m/s,使钢轨沿斜坡向上移动,并假设关闭电动机的瞬时滚筒立即停止转动,钢轨对滚筒的总压力近似等于钢轨的重.求:
(1)钢轨从坡底(如图示位置)从静止开始运动,直到b端到达坡顶所需的最短时间,
(2)钢轨从坡底(如图示位置)从静止开始运动,直到b端到达坡顶的过程中电动机对钢轨至少做多少功.
网友回答
解:(1)木料开始受到的滑动摩擦力为f1=μmg=3×103?N? ①
由牛顿第二定律得:f1-mg?sinα=ma1 ②,
①②联立得:a1=2? m/s2
由匀减速运动公式??
t1==2?s
s1=a1t12=4?m
s2=L-l-s1=8?m
t=t1+t2=4?s
(2)最后一段运动关闭发动机,钢轨匀减速上升:f1+mg?sinα=ma3,
代入数据得:a3=4?m/s2,
匀减速运动时间:
匀减速运动的位移:s3=vt3-a3t32=2?m
s2=L-l-s1-s3=6?m,
由动能定理得:
代入数据求得;Wf=1.8×104?J
答:(1)钢轨从坡底(如图示位置)从静止开始运动,直到b端到达坡顶所需的最短时间为4s,
(2)钢轨从坡底(如图示位置)从静止开始运动,直到b端到达坡顶的过程中电动机对钢轨至少做1.8×104?J功.
解析分析:(1)先对木料受力分析,求出加速度;然后根据位移时间公式列式求解;
(2)先对滚筒加速和减速阶段受力分析,求出加速度,再对恰好滑到最高点的临界情况运用运动学公式列式求解.
点评:本题关键是对木块受力分析,根据牛顿第二定律求出加速度,然后运用运动学公式列式求解.