题目内容

如图是建筑工地常用的一种“深穴打夯机”,电动机带动两个滚轮匀速转动将夯杆从深坑提上来,当夯杆底端刚到达坑口时,两个滚轮彼此分开,将夯杆释放,夯杆只在重力作用下运动,落回深坑,夯实坑底,且不反弹.然后两个滚轮再次压紧,夯杆被提到坑口,如此周而复始.已知两个滚轮边缘的线速度恒为v=4 m/s,滚轮对夯杆的正压力FN=2×104 N,滚轮与夯杆间的动摩擦因数μ=0.3,夯杆质量m=1×103 kg,坑深h=6.4 m,假定在打夯的过程中坑的深度变化不大可以忽略,g=10 m/s2.求:

(1)夯杆被滚轮压紧,加速上升至与滚轮速度相同时离底的高度;

(2)每个打夯周期中,滚轮将夯杆提起的过程中,电动机对夯杆所做的功;

(3)每个打夯周期中滚轮与夯杆间因摩擦产生的热量;

(4)打夯周期.

答案:
解析:

  (1)对夯杆:a==2 m/s2 2分 上升高度:h1=4 m 2分

  (2)夯杆加速上升阶段:W1=2μFN·h1=4.8×104 J 2分

  匀速上升阶段:W2=mgh2=2.4×104 J 2分

  每个周期中 W=W1+W2=7.2×104 J 1分

  (3)夯杆加速上升时间: 1分

  滚轮边缘转过的距离s=vt1=8 m 1分

  相对夯杆位移 d=8 m-4 m=4 m 1分

   2分

  (4)夯杆匀速上升时间t2=0.6 s 1分

  夯杆从坑口做竖直上抛 t3=1.6 s 2分

  T=t1+t2+t3=4.2s 1分


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