5.

图3-2-9

如图3-2-9所示为某钢铁厂的钢锭传送装置,斜坡长为 L=20 m,高为h=2 m,斜坡上紧排着一排滚筒.长为l=8 m、质量为m=1×103 kg的钢锭ab放在滚筒上,钢锭与滚筒间的动摩擦因数为μ=0.3,工作时由电动机带动所有滚筒顺时针匀速转动,使钢锭沿斜坡向上移动,滚筒边缘的线速度均为v=4 m/s.假设关闭电动机的瞬时所有滚筒立即停止转动,钢锭对滚筒的总压力近似等于钢锭的重力.取当地的重力加速度g=10 m/s2.试求:

(1)钢锭从坡底(如图3-2-9所示位置)由静止开始运动,直到b端到达坡顶所需的最短时间.

(2)钢锭从坡底(如图3-2-9所示位置)由静止开始运动,直到b端到达坡顶的过程中电动机至少要工作多长时间?

解析:(1)钢锭开始受到的滑动摩擦力为Ff=μmg=3×103 N

由牛顿第二定律有Ff-mgsin α=ma1,解得a1=2 m/s2

钢锭做匀加速运动的时间t1==2 s,位移x1=a1t=4 m

要使b端到达坡顶所需要的时间最短,需要电动机一直工作,钢锭先做匀加速直线运动,当它的速度等于滚筒边缘的线速度后,做匀速直线运动.钢锭做匀速直线运动的位移x2=L-l-x1=8 m,做匀速直线运动的时间t2==2 s,所需最短时间t=t1+t2=4 s.

(2)要使电动机工作的时间最短,钢锭的最后一段运动要关闭电动机,钢锭匀减速上升,b端到达坡顶时速度刚好为零.匀减速上升时Ff+mgsin α=ma2,解得a2=4 m/s2.匀减速运动时间t3==1 s,匀减速运动位移x3=t3=2 m,匀速运动的位移x4=L-l-x1-x3=6 m,电动机至少要工作的时间t=t1+=3.5 s.

答案:(1)4 s (2)3.5 s

 

 0  302725  302733  302739  302743  302749  302751  302755  302761  302763  302769  302775  302779  302781  302785  302791  302793  302799  302803  302805  302809  302811  302815  302817  302819  302820  302821  302823  302824  302825  302827  302829  302833  302835  302839  302841  302845  302851  302853  302859  302863  302865  302869  302875  302881  302883  302889  302893  302895  302901  302905  302911  302919  447090 

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