题目内容

如图所示,半径r=0.2m的两圆柱体A和B由电动机带动同方向逆时针匀速转动,角速度ω=8rad/s,两圆柱体转轴互相平行且在同一个水平面上,相距d=1.6m,质量均匀且m=50kg的木板长L>2d,与圆柱体间的动摩擦因数μ=0.16,t=0时板无初速度放到两圆柱体上,重心恰在A的轴线正上方,g取10m/s2
(1)板由静止运动到重心恰在B的轴线正上方需多长时间?
(2)此时间内由于板与圆柱体摩擦产生的热量是多少?

解:(1)开始时木板的速度小于圆柱体边缘的线速度,
木板受滑动摩擦力f=μN=μmg
木板向左的加速度为
木板达到与圆柱体边缘同速v=ωr=1.6m/s,
需用时
此1s内木板向左的位移是
此后木板与圆柱体边缘无相对滑动,木板做匀速直线运动,重心到达B的上方还需用时
故木板从静止开始到重心在B的上方共用时
(2)木板与圆柱体的相对位移
产生热量Q=μmg△s=64J
答:(1)板由静止运动到重心恰在B的轴线正上方需1.5s.
(2)此时间内由于板与圆柱体摩擦产生的热量是64J.
分析:(1)木板放上后先做匀加速直线运动,然后做匀速直线运动,结合牛顿第二定律和运动学公式求出板由静止运动到重心恰在B的轴线正上方所需的时间.
(2)求出木板与圆柱体间的相对路程,结合Q=f△s求出产生的热量.
点评:解决本题的关键理清木板的运动情况,结合牛顿第二定律和运动学公式进行求解.
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