如图所示,质量为m的物体用细绳拴住放在粗糙的水平传送带上,传送带逆时针匀速转动,稳定时物体到传送带左端的距离为L,绳与水平方向的夹角为θ=30°,此时绳中的拉力为mg/2,若剪断细

问题描述:

如图所示,质量为m的物体用细绳拴住放在粗糙的水平传送带上,传送带逆时针匀速转动,稳定时物体到传送带左端的距离为L,绳与水平方向的夹角为θ=30°,此时绳中的拉力为

mg
2
,若剪断细绳,物体到达传送带左端时的速度刚好与传送带相同,求传送带的转动速率.

稳定时物体受力图如图所示:

由平衡条件,有:
Fsinθ+FN=mg    ①
Ff=Fcosθ       ②
Ff=μFN
解①②③得:
μ=

3
3
        ④
设剪断细绳后物体的加速度为a,由牛顿第二定律,有:
a=μg       ⑤
由题意知:
v2=2aL   ⑥
解④⑤⑥得:
v=
2
3
3
gL

答:传送带的转动速率为
2
3
3
gL