问题
问答题
如图所示,水平传送带AB长为20m,传送带以2.0m/s的速度匀速运动.现在A处放一质量为m无初速度的小物体,已知物体与传送带之间的动摩擦因数为0.4;(g=10m/s2)求:
(1)小物体从A运动到B所用的时间为多少?
(2)若要使小物体从A运动到B所用的时间最短,则传送带的速度至少应为多少?
答案
解(1)小物体先做匀加速直线运动,后与皮带同速作匀速直线运动.
由牛顿第二定律得,滑块的加速度为:a=
=f m
=μg=0.4×10=4m/s2,μmg m
加速时间为:t1=
=v a
=0.5s2 4
加速位移为:s1=
t1=. v
t1=v 2
×0.5=0.5m<20m,2 2
然后物体做匀速直线运动,匀速位移为:x2=L-x1=20-0.5=19.5m,
匀速时间为:t2=
=x2 v
=9.75s19.5 2
共历时:t=t1+t2=10.25s;
(2)滑块在皮带上一直做匀加速直线运动时,滑块的运动时间最短,
滑块在皮带上的加速度为:a=
=f m
=μg=0.4×10=4m/s2,μmg m
小物体如一直加速从A到B历时t,则有:L=
at21 2
解得时间为:t=
=2L a
=2×20 4
s,10
到B端时小物体速度为:vB=at=4×
=410
m/s;10
所以传送带最小速度为4
m/s;10
答:(1)小物体从A运动到B所用的时间为10.25s;
(2)若要使小物体从A运动到B所用的时间最短,则传送带的速度至少应为4
m/s.10