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倾斜传送带模型分析及应用

2019-11-30裴娅娅

新一代 2019年20期
关键词:加速运动煤块物块

裴娅娅

传送带是一种厂用的运输工具,被广泛应用于矿山、码头、货场、车站、机场等。在高中阶段倾斜传送到问题是一个非常重要的模型,由于涉及到相对运动同学们见到这题就害怕,其实,解决这类问题只需要在正确进行受力分析的基础上,在对多过程进行正确完整的分析。

我对两种常见情景具体分析。(设传送带长度是L,倾角是θ)

情景1:传送带以速率V顺针方向转动,在下端轻放一质量为m的小物块。

一开始对传送带上物体进行受力分析如图所示。

(要求?>tanθ)

设经过时间t物块和传送带速度相等,则有v=at得

这段时间里发生的位移是         由传送带长度和位移的大小关系运动分为2种情况

(1)L

(2)L>x,能共速物块先匀加速,后与传送带一起匀速运动。

说明:L=x是能否共速的临界条件。

情景2:传送带以速率v逆时针方向转动,在传送带上端轻放一物块m.

一开始受力分析如图所示,加速度       设经过时间t1,速度相等

这段时间里发生的位移是

由x1和L的大小关系分以下2种大类。

(1)L

(2)L>x1,由μmgcosθ和mgsinθ的大小关系又分为2种情况。

①μmgcosθ≥mgsinθ,过一段时间两者能相对静止一起运动。物体运动过程是先匀加速,后匀速。

②μmgcosθ

,物体运动过程是先以加速度a1匀加速运动,之后以加速度匀加速运动直到传送带末端。

倾斜传送带题目类型有很多,典型和常考的是上面總结的几种情形。只要掌握了其中的力学实质就可以以不变应万变,也可以进一步计算物体在传送带上的运动时间,相对位移等。下面就两道典型题目进行解析

例1 如图所示为粮袋传送装置图,A、B两点间的距离为L,传送带水平方向的夹角为θ,运行速度为v,粮食袋与传送带之间的动摩擦因数为μ,工作时工人在A端把粮袋放在运行中的传送带上.假设最大静摩擦力与滑动摩擦力的大小相等,重力加速度大小为g.粮袋从A到B的运动,以下说法正确的是()

A.粮袋达B端速度与v比较,有可能大,可能小也可能相等

B.粮袋一开始运动的加速度为g(sinθ-μcosθ),若L足够大,以后将以速度v做匀速运动

C.如果μ≥tanθ,粮袋从A端到B端一定是一直在做加速运动

D.不管μ大小如何,粮袋从A到B一直做匀加速运动,且加速度a≥gsinθ

例2 图所示,传送带与水平地面倾角θ=37°,A到B长度为L=10.25m,倾斜传送带以v0=10m/s速率逆时针方向转动.在传送带上端A处无初速度放一个质量为m=0.5kg的黑色的煤块,它和传送带之间的动摩擦因数是μ=0.5.煤块在传送带上会留下黑色痕迹.(已知sin37°=0.6,g=10m/s2,)求:

(1)煤块从A到B运动的时间;

(2)煤块从A到B的过程中传送带形成的痕迹的长度.

[解析](1)煤块刚放上去时,受向下的摩擦力,如图甲,加速度是a1=g(sinθ+μcosθ)=10m/s2,

计算得下滑5m时与传送带的速度相等.

速度达到v0后,受向上的摩擦力,因为μ

x2=L-x1=5.25m,

又x2=v0t2+ a2t22,得t2=0.5s,

煤块从A到B的运动时间是t=t1+t2=1.5s.

(2)第一段过程痕迹长Δx1=v0t1- a1t21=5m,

第二段过程痕迹长Δx2=x2-v0t2=0.25m,

Δx1与Δx2部分长度重合,

分析得痕迹总长为5m.

以上是两道考察过程很完整的典型题,希望通过完整解答题目对模型熟练应用。

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