将一粉笔头轻放在以2m/s的恒定速度运动的传送带上,传送带上留下一条长度为4m的划线(粉笔头只要相对于传送带运动就能划线);若使该传送带改做匀减速运动,加速度为1.5m/s2,并且在传
问题描述:
将一粉笔头轻放在以2m/s的恒定速度运动的传送带上,传送带上留下一条长度为4m的划线(粉笔头只要相对于传送带运动就能划线);若使该传送带改做匀减速运动,加速度为1.5m/s2,并且在传送带开始做匀减速运动的同时,将另一粉笔头轻放在传送带上,该粉笔头在传送带上能留下一条多长的划线?
答
设粉笔头与传送带之间的动摩擦因数为μ.
第一个粉笔头打滑时间t,则依据
传送带比粉笔头位移大L1得v1t−
=L1
v1t 2
得t1=
=4s2L v1
粉笔头的加速度a1=
=v1 t
m/s2=0.5m/s22 4
a1=
=μgμmg m
解得 μ=0.05
第二个粉笔头先加速到与传送带速度相同,设二者达到的相同速度为v共,由运动等时性得
=
v1−v共
a2
v共 a1
解得v共=0.5m/s
此过程传送带比粉笔头多走s1=
-
−
v
21
v
2共
2a2
=1m,划痕长度为1m.
v
2共
2a1
由于a2>μg,故二者不能共同减速,粉笔头以μg的加速度减速到静止.传送带的加速度大,先停下来.
粉笔头减速到零的过程粉笔头比传送带多走s2=
−
v
2共
2a1
=
v
2共
2a2
m,划痕长度为1 6
m.1 6
可见,粉笔头相对于传送带先后划1m,后又向前划
m,故第二个粉笔头在传送带上留下的划痕长度仍为1m. 1 6
答:第二粉笔头在传送带上留下的划痕长度为1m.