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某同学的解法如下:
以重物为研究对象,重物受力如图乙。由于重物静止,则有
TACsin30°=TBCsin60° 1
TACcos30°+TBCcos60°=G 2
将TAC=150N,TBC=100N代入12式解得G=200N。
你认为该同学的解法正确与否?请说明理由并给出你的解答。
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如图所示,有一水平传送带以2 m/s的速度匀速运动,现将一物体轻轻放在传送带上,若物体与传送带间的动摩擦因数为0.5,则传送带将该物体传送10 m的距离所需时间为多少?(取g=10 m/s2)
图3-5-16
【解析】:以传送带上轻放的物体为研究对象,如图在竖直方向受重力和支持力,在水平方向受滑动摩擦力,做v0=0的匀加速运动.
据牛顿第二定律有
水平方向:f=ma①
竖直方向:N-mg=0②
f=μN③
由式①②③解得a=5 m/s2
设经时间t1,物体速度达到传送带的速度,据匀加速直线运动的速度公式
vt=v0+at④
解得t1=0.4 s
时间t1内物体的位移
x1=at=×5×0.42 m=0.4 m<10 m
物体位移为0.4 m时,物体的速度与传送带的速度相同,物体0.4 s后无摩擦力,开始做匀速运动
x2=v2t2⑤
因为x2=x-x1=10 m-0.4 m=9.6 m,v2=2m/s
代入式⑤得t2=4.8 s
则传送10 m所需时间为
t=t1+t2=0.4 s+4.8 s=5.2 s.
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解题指导:分析货物运动过程,利用牛顿运动定律、匀变速直线运动规律、功率、能量守恒定律及其相关知识列方程解答。
解:(1)要使时间最短,货物应一直加速,设匀加速上行的加速度为a1,则有 μmgcosθ-mgsinθ=ma1,
把sinθ=2.4/12=0.2,cosθ≈1代入上式得:a1=2m/s2。
由于受最大速度vm=6m/s的限制,易知经过t1=3s后货物匀速运动。
加速位移 l1=vm t1/2=9m,
此后货物还得运动l2=12m-9m=3m,
假设此后电动机不工作,由μmgcosθ+mgsinθ=ma2,
解得货物上滑的加速度大小a2=6m/s2。
货物能够上滑的最大距离为vm2/2 a2=3m,刚好能够到达平台,假设正确。
该货物能到达BC平台,电动机需工作的最短时间为tmin=t1=3s。
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