题目内容

普通洗衣机的脱水桶以1 200 r/min的速度高速旋转,为避免发生人身伤害事故,脱水机构都装有安全制动系统.该系统由脱水桶盖板、制动钢丝、刹车制动盘等组成.当脱水桶运转时,如果打开脱水桶盖,则该系统便产生制动作用.安全制动系统的作用有两个:一是将脱水电动机的电源自动切断;二是制动器自动刹紧,使脱水桶迅速停止转动.如图9所示为脱水制动示意图.若脱水桶的半径为9 cm,刹车盘的半径为6 cm,打开脱水桶盖到脱水桶停止共转了50圈(设为均匀减速),若衣服和桶的质量为3 kg(可以认为质量全部分布在脱水桶桶壁上).计算刹车带上的平均摩擦力的大小.

图9

解析:脱水后,衣服紧靠脱水桶壁,桶和衣服具有动能,刹车后动能转化为内能,故:

由能量守恒有:Fμs=mv2                                                                                

又v=ωr=2πnr                                                            ②

s=2πNr                                                                    ③

由①②③三式得Fμ=                                                ④

代入数值解得Fμ=10.2 N.                                                      ⑤

答案:10.2 N

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