如图所示,传送带与水平面的夹角为θ=37°,以4m/s的速度向上运行,在传送带的底端A处无初速度地放一个质量为0.5kg的物体,它与传送带间动摩擦因数μ=0.8,AB间(B为顶端)长度为25m。试回答下列问题:
(1)说明物体的运动性质。(相对地球)
(2)物体从A到B的时间为多少?(g=10m/s2)
解:(1)由题设条件知tan37°=0.75,μ=0.8,所以有tan37°<μ,这说明物体在斜面(传送带)上能处于静止状态,物体开始无初速度放在传送带上,起初阶段:对物体受力分析如图所示。
根据牛顿第二定律可知:F滑-mgsin37°=ma,F滑=μFN,FN=mgcos37°
求解得a=g(μcos37°-sin37°)=0.4m/s2
设物体在传送带上做匀加速直线运动时间t1及位移x1,因v0=0,a=0.4m/s2,vt=4m/s
根据匀变速直线运动规律得:vt=at1,x1=at12
代入数据得:t1=10s,x1=20m<25m
说明物体将继续跟随传送带一起向上匀速运动
物体在第二阶段匀速运动时间t2==
s=1.25s
所以物体运动性质为:物体起初由静止起以a=0.4m/s2做匀加速直线运动,达到传送带速度后,便以传送带速度做匀速运动。
(2)物体运动总时间t总=t1+t2=11.25s