如图所示,方形木箱质量为M,其内用两轻绳将一质量m=0.1kg的小球悬挂于P、Q两点,两细绳与水平的车顶面的夹角为60°和30°.水平传送带AB长l=30m,以v=15m/s的速度顺时针转动,木箱与传送带

问题描述:

如图所示,方形木箱质量为M,其内用两轻绳将一质量m=0.1kg的小球悬挂于P、Q两点,两细绳与水平的车顶面的夹角为60°和30°.水平传送带AB长l=30m,以v=15m/s的速度顺时针转动,木箱与传送带间动摩擦因数μ=0.75,(g=10m/s2)求:

(1)设木箱为质点,且木箱由静止放到传送带上,那么经过多长时间木箱能够从A运动到传送带的另一端B处;
(2)木箱放到传送带A点后,在木箱加速的过程中,绳P和绳Q的张力大小分别为多少?

(1)木箱由静止放到传送带上,开始过程,根据牛顿第二定律得
       对木箱:μMg=Ma        a=7.5m/s2
      木箱加速位移:x1

v2
2a
x1=15m
      木箱加速时间:t1
v
a
=2s

      x1=15m<l=30m   所以还要在传送带上匀速后一段距离
      木箱匀速时运动的时间:l-x1=vt2   t2=1s
      所以木箱从A运动到传送带另一端B处经历时间t=t1+t2=3s
   (2)设绳P伸直恰好无拉力时木箱的加速度为a0,则由牛顿第二定律得
          mgtan30°=ma0
        代入解得a0
3
3
g

   木箱加速时a=7.5m/s2a0
3
3
g

   所以小球已经°故绳P的张力大小TP=0
   此时:
T 2Q
−(mg)2
=ma
   代入解得TQ=1.25N
答:(1)木箱由静止放到传送带上,经过3s时间木箱能够从A运动到传送带的另一端B处;
    (2)木箱放到传送带A点后,在木箱加速的过程中,绳P和绳Q的张力大小分别为0和1.25N.