如图,有一水平传送带以2m/s的速度匀速运动,现将一物体轻轻放在传送带的左端上,若物体与传送带间的动摩擦因数为0.5,已知传送带左、右端间的距离为10m. (1)求传送带将该物体传送

问题描述:

如图,有一水平传送带以2m/s的速度匀速运动,现将一物体轻轻放在传送带的左端上,若物体与传送带间的动摩擦因数为0.5,已知传送带左、右端间的距离为10m.

(1)求传送带将该物体传送到传送带的右端所需时间?
(2)如果提高传送带的运行速率,物体能较快地传送到B处.要让物体以最短的时间从A处传送到B处,说明并计算传送带的运行速率至少应为多大?(g取10m/s2

(1)物体置于传动带左端时,先做加速直线运动,
由牛顿第二定律得:f=μmg=ma
代入数据得:a=μg=0.5×10m/s2=5m/s2
当物体加速到速度等于传送带速度:v=2m/s时,
运动的时间:t1

v
a
2
5
s=0.4s
运动的位移:s1
v2
2a
22
2×5
m=0.4m<10m

则物体接着做匀速直线运动,匀速直线运动所用时间:t2
s−s1
v
10−0.4
2
s=4.8s

即物体传送到传送带的右端所需时间:t=t1+t2=0.4s+4.8s=5.2s
(2)为使物体从A至B所用时间最短,物体必须始终处于加速状态,由于物体与传送带之间的滑动摩擦力不变,所以其加速度也不变.仍为:a=μg=0.5×10m/s2=5m/s2
设物体从A至B所用最短的时间为T,则:
1
2
aT2=S
得:T=2s                   
所以传送带应具有的最小速率为:
vmin=aT=10m/s     
答:(1)传送带将该物体传送到传送带的右端所需时间为5.2s;
(2)传送带的运行速率至少应为10m/s.