题目内容

如图所示,用半径为0.4 m的电动滚轮在薄铁板上表面压轧一道浅槽。铁板长L=2.8 m,质量m=10 kg。已知滚轮与铁板、铁板与工作台面间的动摩擦因数分别为0.3和0.1。开始时把铁板的右端放入滚轮下,工作时滚轮对铁板产生恒定的竖直向下的压力为100 N。在滚轮的摩擦作用下铁板由静止向右运动并被压轧出一浅槽。已知滚轮转动的角速度恒为5rad/s,z取10m/s2。求:

(1)加工一块铁板需要的时间;

(2)加工一块铁板过程中,电动机输出的平均功率;

(3)画出铁板运动的速度一时间图像(要求标注有关数据)。

(1)开始滚轮给铁板向右的滑动摩擦力:F11FN=30 N  ① 

工作台给铁板的摩擦力:F22FN=20 N  ②

铁板先向右做匀加速运动:a==1 m/s2  ③

加速过程铁板达到的最大速度:vm=ωR=2 m/s  ④

这一过程铁板的位移:s1==2m<2.8m  ⑤  此后滚轮给铁板的摩擦力将变为静摩擦力,F′1= F2,铁板将做匀速运动在加速运动过程中,由vm=at1得t1=2 s  ⑥  匀速运动过程的位移为:s2=L-s1=2.8 m-2 m=0.8 m  ⑦  由s2=vmt2,得t2=0.4 s⑧  所以加工一块铁板所用的时间为:t=t1+t2=2 s+0.4 s=2.4 s ⑨ 

(2)电动机对外所做总功:W=ΔEK+Q1+Q2=mvm2+ F1s1+ F2L=136J ⑩则加工一块铁板电动机输出的平均功率为:P=≈56.7W  

(3)如图所示:


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