题目内容
如下图所示,电动机带动橡皮滚轮匀速转动,在滚轮的作用下,可将金属杆沿斜面从最底端A送到汽车车厢中。已知斜面长AC=2.4 m,车厢高=1.2 m,金属杆长AB=0.8 m,质量m=1×103 kg,调节控制滚轮的机械,使滚轮对杆的压力为FN=4.2×104 N,滚轮与杆之间的动摩擦因数μ=0.5,滚轮边缘的线速度恒为v=4 m/s,取g=10 m/s2,计算结果保留2位有效数字,斜面光滑。求:(1)杆匀加速上升的加速度a等于多少?
(2)从杆开始运动到其前端运动到C点所用的时间t等于多少?
解:(1)金属杆受的摩擦力f=μFN
对金属杆应用牛顿第二定律:f-mgsinθ=ma
由图sinθ=
联立解得a=16 m/s2。
(2)金属杆沿斜面匀速上升的位移和时间分别为
x1=m=0.5 m
t1==s=0.25 s
因为x1<AB,故杆匀速的位移和时间分别为
x2=AB-x1=0.3 m
t2==s=0.075 s
以后杆匀减速位移x2==0.8 m后,其前端到达C点。
杆匀减速的加速度a′==5 m/s2
设杆匀速的时间为t2,则
x3=vt-a′t32
解得t3=0.24 s
所求t=t1+t2+t3=0.57 s。
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