题目内容
(14分)如图是建筑工地上常用的一种“深穴打夯机”示意图,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,夯杆将在自身重力作用下,落回深坑,夯实坑底。然后两个滚轮再次压紧,夯杆被提上来,如此周而复始。已知两个滚轮边缘的线速度恒为v=4.0m/s,滚轮对夯杆的正压力FN=2.0×104N,滚轮与夯杆间的动摩擦因数为0.30,夯杆质量m=1.0×103kg,坑深h=6.4m,假定在打夯的过程中坑的深度变化不大,取g=10m/s2。求:
⑴打夯周期;
⑵在每个打夯周期中,电动机对夯杆所做的功;
⑶每个打夯周期中滚轮与夯杆间因摩擦产生的热量。
(1)对夯杆:a=
=2m/s2 1分
上升高度:h1=
=4m 1分
夯杆匀速上升时间t2=
=0.6s 1分
夯杆从坑口做竖直上抛
t3=1.6s 1分
T=t1+t2+t3=4.2s 2分
(2)夯杆加速上升阶段:W1=2μFN?h1=4.8×104J 1分
匀速上升阶段: W2=mgh2=2.4×104J 1分
每个周期中 W=W1+W2=7.2×104J 2分
(3)夯杆加速上升时间:
1分
滚轮边缘转过的距离 s=vt1=8m
相对夯杆位移 d=8m-4m=4m 1分
2分