题目内容
如图所示,用半径为0.4m的电动滚轮在长薄铁板上表面压轧一道浅槽.薄铁板的长为2.8m、质量为10kg.已知滚轮与铁板、铁板与工作台面间的动摩擦因数分别为0.3和0.1.铁板从一端放入工作台的滚轮下,工作时滚轮对铁板产生恒定的竖直向下的压力为100N,在滚轮的摩擦作用下铁板由静止向前运动并被压轧出一浅槽.已知滚轮转动的角速度恒为5rad/s,g取10m/s2.(1)通过分析计算,说明铁板将如何运动?
(2)加工一块铁板需要多少时间?
(3)加工一块铁板电动机要消耗多少电能?(不考虑电动机自身的能耗)
解:(1)开始砂轮给铁板向前的滑动摩擦力F1=μ1FlN=0.3X100N=30N.. 工作台给平板的摩擦阻力F2=μ2F2N=0.1X(100+l0X10)N=20N.. 铁板先向右做匀加速直线运动a=(F1-F2)/m=1m/s2 .加速过程铁板达到的最大速度vm=ωR=5X0.4m/s=2m/s.. 这一过程铁板的位移Sl=vm/2a=2m<2.8m . 此后砂轮给铁板的摩擦力将变为静摩擦力Fl,,Fl’=F2,铁板将做匀速运动. 即整个过程中铁板将先做加速度a=lm/s2的匀加速运动,然后做vm=2m/s的匀速运动(只要上面已求出,不说数据也得分) (2)在加速运动过程中,由vm=at1得t1=2s, . 匀速运动过程的位移为s2=L―s1=0.8m由s2=vt2,得t2=0.4s.. 所以加工一块铁板所用的时间为T=t1+t2=2.4s.(3) ΔEk=20 J. Q1= 60J . Q2=56J .E=ΔEk+Q1+Q2=136J.
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