问题 问答题

如图所示,传送带与地面的夹角为θ=30°,两轴心间距离AB的长L=6m,传送带以v=5m/s的速率顺时针转动,当t=0时在A点无初速度释放一块煤(可视为质点).煤块与传送带间的动摩擦因数为μ=

3
2
,g=10m/s2,问:

(1)煤块刚开始运动时的加速度多大;

(2)煤块从开始运动到与传送带共速所用时间;

(3)若传送带运动过程中被卡住突然停止运动,此时煤块开始做减速运动,且恰好能到达B点,求煤块开始减速的时刻.

答案

(1)设煤块刚滑上传送带时加速度为a1,货物受力如图所示,根据牛顿第二定律,沿传送带方向有:mgsinθ+Ff=ma1

垂直传送带方向:mgcosθ=FN

又Ff=μFN

由以上三式得:a1=g(sinθ-μcosθ)=10×(0.5-

3
2
×
3
2
)=2.5m/s2方向沿传送带向上.

(2)煤块速度从0增加至传送带速度v所用时间设为t1,则有:a1t1=v

所以:t1=

v
a1
=
5
2.5
s=2s

(3)煤块从开始运动到与传送带共速过程中的位移:s1=

v
2
t1=
5
2
×2m=5m

若共速阶段传送带停止运动,则停止后摩擦力反向,有:

μmgcosθ+mgsinθ=ma′

得:a′=gsin30°+μgcos30°=10×0.5+10×

3
2
×
3
2
m/s2=12.5m/s2

煤块减速的距离:s2=

v2
2a′
=
52
2×12.5
m=1m

因为:s1+s2=5m+1m=6m=L

所以煤块开始减速的时刻:t=t1=2s

若煤块在加速阶段传送带停止运动,则煤块减速的距离小于s2,不能到达B点.

答:(1)煤块刚开始运动时的加速度多大是2.5m/s2

(2)煤块从开始运动到与传送带共速所用时间是2s;

(3)若能到达B点,煤块开始减速的时刻是2s.

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