问题 问答题

图为仓库中常用的皮带传输装置示意图,它由两台皮带传送机组成,一台水平传送,A、B两端相距3m,另一台倾斜,传送带与地面的夹角θ=37˚,C、D两端相距4.45m,B、C相距很近.水平传送以5m/s的速度沿顺时针方向转动,现将质量为10kg的一袋大米无初速度地放在A端,它随传送带到达B端后,速度大小不变地传到倾斜送带的C点,米袋与两传送带间的动摩擦因数均为0.5,g取10m/s2,sin37˚=0.6,cos37˚=0.8 试求:

(1)米袋沿传送带从A运动到B的时间

(2)若CD部分传送带不运转,求米袋沿传送带在CD上所能上升的最大距离;

(3)若倾斜部分CD以4m/s的速率顺时针方向转动,求米袋从C运动到D所用的时间.

答案

(1)米袋在传送带AB上,与之有相对滑动时f1=μmg=ma1

a1=5m/s2

a1t1=5m/s    t1=1s    s1=

0+5
2
×1m=2.5m<3m

故米袋在AB传送带上先匀加速直线运动后做匀速直线运动.t2=

3-2.5
5
s=0.1s

   所以t=t1+t2=1.1s

答:米袋沿传送带从A运动到B的时间为1.1s.

(2)CD部分传送带不运转米袋沿CD上滑过程中,μmgcosθ+mgsinθ=ma2

得a2=10m/s2

  0-v2=-2a2s解得最大距离s=1.25m

答:米袋沿传送带在CD上所能上升的最大距离为1.25m.

(3)CD以4m/s的速率顺时针方向转动,当米袋沿斜面上升速度v'>4m/s时,a=10m/s2

米袋速度v'=4m/s时上滑位移为s1=

42-52
-2×10
m=0.45m

t1=

v′-vo
-a
=0.1s

米袋速度v'<4m/s滑动摩擦力方向改变,且mgsinθ>μmgcosθ米袋减速上滑,

加速度为a′=

mgsinθ-μmgcosθ
m
=2m/s2

v′t2-

1
2
a′t22=s-s1

解得 t'2=2s

 此时米袋速度刚好等于0,可见米袋恰好可以运行到D点    t'=t'1+t'2=2.1s

答:米袋从C运动到D所用的时间为2.1s.

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