如图所示,有一水平传送带以2 m/s的速度匀速运动,现将一物体轻轻放在传送带上,若物体与传送带间的动摩擦因数为0.5,则传送带将该物体传送10 m的距离所需时间为多少?(取g=10 m/s2)
图3-5-16
【解析】:以传送带上轻放的物体为研究对象,如图在竖直方向受重力和支持力,在水平方向受滑动摩擦力,做v0=0的匀加速运动.
据牛顿第二定律有
水平方向:f=ma①
竖直方向:N-mg=0②
f=μN③
由式①②③解得a=5 m/s2
设经时间t1,物体速度达到传送带的速度,据匀加速直线运动的速度公式
vt=v0+at④
解得t1=0.4 s
时间t1内物体的位移
x1=at=×5×0.42 m=0.4 m<10 m
物体位移为0.4 m时,物体的速度与传送带的速度相同,物体0.4 s后无摩擦力,开始做匀速运动
x2=v2t2⑤
因为x2=x-x1=10 m-0.4 m=9.6 m,v2=2
m/s
代入式⑤得t2=4.8 s
则传送10 m所需时间为
t=t1+t2=0.4 s+4.8 s=5.2 s.