如图为某生产流水线工作原理示意图.足够长的工作平台上有一小孔A,一定长度的操作板(厚度可忽略不计)静止于小孔的左侧,某时刻开始,零件(可视为质点)无初速地放上操作板的中点,同时操作板在电动机带动下向右做匀加速直线运动,直至运动到A孔的右侧(忽略小孔对操作板运动的影响),最终零件运动到A孔时速度恰好为零,并由A孔下落进入下一道工序.已知零件与操作板间的动摩擦因数μ1=0.05,零件与与工作台间的动摩擦因数μ2=0.025,不计操作板与工作台间的摩擦.重力加速度g=10m/s2.求:
(1)操作板做匀加速直线运动的加速度大小;
(2)若操作板长L=2m,质量M=3kg,零件的质量m=0.5kg,则操作板从A孔左侧完全运动到右侧的过程中,电动机至少做多少功?
(1)
(2)
(1)设零件向右运动距离x时与操作板分离,此过程历经时间为t,此后零件在工作台上做匀减速运动直到A孔处速度减为零,设零件质量为m,操作板长为L,取水平向右为正方向,对零件,有:
分离前:,分离后:
(2分)
(2分)
以后做匀减速运动的位移为: (2分)
对操作板,有: (2分)
联立以上各式解得:,代入数据得:
(2分)
(2)将,L=2m代入
解得:
(2分)
操作板从A孔左侧完全运动到右侧的过程中,动能的增加量
(2分)
零件在时间t内动能的增加量 (2分)
零件在时间t内与操作板摩擦产生的内能 (2分)
根据能量守恒定律,电动机做功至少为
(1分)