题目内容
电动机带动滚轮匀速转动,在滚轮的作用下,将金属杆从最底端A送往倾角θ=30°的足够长斜面上部.滚轮中心B与斜面底部A的距离为L=6.5m,当金属杆的下端运动到B处时,滚轮提起,与杆脱离接触.杆由于自身重力作用最终会返回斜面底部,与挡板相撞后,立即静止不动.此时滚轮再次压紧杆,又将金属杆从最底端送往斜面上部,如此周而复始.已知滚轮边缘线速度恒为V =4m/s,滚轮对杆的正压力FN=2×104N,滚轮与杆间的动摩擦因数为μ=0.35,杆的质量为m=1×103Kg,不计杆与斜面间的摩擦,取g=10m/s2 。
求:(1)在滚轮的作用下,杆加速上升的加速度;
(2)杆加速上升至与滚轮速度相同时前进的距离;
(3)每个周期中滚轮对金属杆所做的功;
(4)杆往复运动的周期.
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解:(1)
F
—mgsin
= ma 2分
a = 2m/s2 1分
( 2 )s=
=4m 2分
(3)∵s<L∴金属杆先匀加速4米,后匀速2.5米.
W1 - mgsinθs=
mv2 2分
W2- mgsinθs’=0 2分
∴W= W1 + W2 = 4.05×104J 1分
(4)t1=v/a=2s 1分
t2=(L-s)/v = 0.625s 1分
后做匀变速运动a’=gsinθ 1分
L=v0t3—
at23 1分
得t3=2.6s 1分
∴T= t1 + t2+ t3 = 5.225 1分