一道传送带问题的多角度思维
题目:如图1所示,水平传送带以
图1
解析:工件被轻轻放在传送带左端,意味着工件对地初速度,但由于传送带对地面以向右匀速运动,所以工件相对传送带向左运动,故工件受水平向右的滑动摩擦力作用,即:
依牛顿第二定律,工件加速度,a为一恒量,工件做初速度为零的匀加速直线运动,当工件速度等于传送带速度时,摩擦力消失,与传送带保持相对静止,一起向右做匀速运动,速度为。
工件做匀加速运动的时间,工件做匀加速运动的位移
由于,所以工件1s后做匀速运动,匀速运动的时间
因此,工件从左端运动到右端的时间:。
变一:若传送带长s=
变二:若工件以对地速度滑上传送带,则工件相对传送带无运动趋势,工件与传送带间无摩擦力,所以工件做匀速运动,工件运动时间。
变三:若工件以速度滑上传送带,由于工件相对传送带向右运动,工件受滑动摩擦力水平向左,如图2所示。工件做匀减速运动,当工件速度等于传送带速度后,二者之间摩擦力消失,工件随传送带一起匀速运动。
图2
工件做匀减速运动时间
工件做匀减速运动的位移
工件做匀速运动的时间
所以工件由左端A到右端B的时间。
变四:若工件以速度滑上传送带,由于,工件先匀加速运动,后匀速运动。
工件匀加速运动的时间
工件做匀加速运动的位移
工件做匀速运动的时间
所以工件由左端A到右端B的时间。
变五:本题若传送带与水平面间倾角,如图3所示,其他条件不变,那么工件由A滑到B时间为多少呢?
图3
首先应比较动摩擦因数与的大小,由于,所以,即,故工件一定沿传送带相对地向下滑。当工件刚放在左端A时,工件相对传送带向上运动,工件受的滑动摩擦力沿传送带向下,工件做匀加速运动的加速度
即
工件与传送带速度相等的时间
在0.5s内工件的位移
随后,工件不会像传送带水平放置那样,工件与传送带一起匀速运动,而是沿传送带向下滑动,当工件速度超过传送带速度时,工件所受滑动摩擦力沿传送带斜面向上,如图4所示,工件的加速度
图4
即
工件以加速度运行的位移
设这段位移所需时间为,依有
(舍去)
故工件由A到B的时间。
变六:当传送带以
图5
依,有
故工件由A到B的时间。
变七:本题若求工件在传送带上滑过的痕迹长L是多少?
由题意可知:痕迹长等于工件相对传送带滑过的距离。
依几何关系:痕迹长L=传送带对地的距离x-工件对地的距离
x��工件匀加速运动的时间内传送带匀速运动的位移
��工件匀加速运动的位移
即