题目内容

5.商丘市某企业集团举行趣味运动会,要求选手单手托两个叠在一起的工件(如图所示)从起点沿直线以最短的时间送至终点.已知起点到终点的距离为L=10m,要求全程工件水平且手和工件都无相对滑动.已知手和工件、工件和工件之间的摩擦因数分别为μ1=0.2,μ2=0.125,选手跑动的最大速度为v=2.5m/s.假设选手加速、减速运动过程中是匀变速直线运动,且可认为最大静摩擦力等于滑动摩擦力,g取10m/s2,则选手比赛所用的最短时间是多少?

分析 对物体受力分析,由牛顿第二定律求出加速度,然后求出最大加速度;由运动学公式求出各 阶段的时间与位移,然后求出总的时间

解答 解:由于工件与工件间的摩擦因数较小,故只保证上面的工件不相对滑动即可按比赛要求,则选手运动过程中的最大加速度为:
$a={μ}_{2}g=1.25m/{s}^{2}$
加、减速时间为:${t}_{1}=\frac{v}{a}=\frac{2.5}{1.25}s=2s$
发生的位移为:$x=\frac{1}{2}v{t}_{1}=2.5m$
匀速运动的时间为:${t}_{2}=\frac{L-2x}{v}=2s$
所以选手比赛所用最短时间为:t=2t1+t2=6s
答:选手比赛所用的最短时间是6s

点评 本题考查了求加速度、运动时间问题,分析清楚物体运动过程,应用牛顿第二定律、运动学公式 即可正确解题;关键是求出物体的最大加速度

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