关于传送带的问题

关于传送带的问题

vsprin 2025-05-06 汽车经验 12 次浏览 0个评论

皮带传输机”在日常生活和生产中应用非常广泛,如商场中的自动扶梯、港口中的货物运输机等。皮带上的物体所受的摩擦力的大小、方向、运动性质具有变化性,涉及力、相对运动、能量等相关知识,能考查分析物理过程及应用物理规律解答物理问题的能力。

关于传送带的问题

传送带分水平、倾斜两种:按转向分顺时针、逆时针转两种。

一、传送带上的物体的运动性质:

受力分析中的摩擦力突变(大小、方向)——发生在v物与v带相同的时刻;运动分析中的速度变化——相对运动方向和对地速度变化。分析关键是:一是v物、v带的大小与方向;二是mgsin与f的大小与方向。

设传送带的速度为v带,质量为m的物体与传送带之间的动摩擦因数为,带与水平面的夹角为,两定滑轮之间的距离为L,物体置于传送带一端的初速度为v0。

1、v0=0,=0(如图1)

物体刚置于传送带上时由于受皮带对它向右的摩擦力作用,将作ɑ=g的加速运动,假定物体置于传送带上一直加速到离开传送带,则其离开传送带时的速度为v0'=■,有v带< ■时,物体在传送带上将先加速后匀速。v带≥■时,物体在传送带上将一直匀加速。

2、v0=0,≠0(如图2)

物体刚放到传送带的下端时,因v0=0,则其受力如图所示,显然只有f-mgsin>0,即>tan时,物体才会被传送带带动从而向上做加速运动,且ɑ=gcos-gsin,假定物体一直以加速度a运动能够到上端,则物体在离开传送带时的速度v0'=■,显然:v带< ■时,物体在传送带上将先加速后匀速直至从上端离开。v带≥■时,物体在传送带上将一直加速直至从上端离开。

3、同理,可分析其他情况,如表所示

二、传送带问题中的功能分析

①功能关系: WF=△EK+△EP+Q

②对WF、Q的正确理解

(a)传送带做的功:WF=F·s带 ,功率P=F·v带 (F由传送带受力平衡求得)

(b)产生的内能:Q=f·s相对

(c)如物体无初速,放在水平传送带上,则在整个加速过程中物体获得的动能EK,因为摩擦而产生的热量Q有如下关系:EK=Q=■mv2带(注:此规律在解计算题中不能直接应用)

三、几个注意问题

1、物体和传送带等速时刻是摩擦力的大小、方向、运动性质的分界点。

2、判断摩擦力的有无、方向是以传送带为参考系;计算摩擦力的功时,应用物体对地的位移,计算系统产生的内能时,应用物体对传送带的位移,应用运动学公式计算物体的相关物理量时应以地面为参考系。

四、典型例题分析:

例1、如图4所示,传送带与地面的倾角=37°,从A到B的长度为16m,传送带以v0=10m/s的速度逆时针转动。在传送带上端无初速的放一个质量为0.5kg的物体,它与传送带之间的动摩擦因数=0.5,求物体从A运动到B所需的时间是多少?(sin37°=0.6,cos37°=0.8)

解析:物体放在传送带上后,开始阶段,传送带的速度大于物体的速度,传送带给物体一沿斜面向下的滑动摩擦力,物体由静止开始加速下滑,受力分析如图5(a)所示;当物体加速至与传送带速度相等时,由于μ<tanθ,物体在重力作用下将继续加速,此后物体的速度大于传送带的速度,传送带给物体沿传送带向上的滑动摩擦力,但合力沿传送带向下,物体继续加速下滑,受力分析如图5(b)所示。综上可知,滑动摩擦力的方向在获得共同速度的瞬间发生了“突变” 。

开始阶段由牛顿第二定律:

得:mgsin+mgcos= ma1,所以:a1=gsin+gcos=10m/s2物体加速至与传送带速度相等时需要的时间t1=■=ls,发生的位移:s=■a1t21=5m<16m;物体加速到10m/s时仍未到达B点。

第二阶段,有:mgsin-mgcos=ma2,所以:a2=2m/s2设第二阶段物体滑动到B的时间为t2则LAB-s=v·t2+■a2t22;解得:t2=ls,t'2=-11s(舍去)。故物体经历的总时间t=t1+t2=2s

从上述例题可以总结出,皮带传送物体所受摩擦力可能发生突变,不论是其大小的突变,还是其方向的突变,都发生在物体的速度与传送带速度相等的时刻。

1.当v>6的时候,木块的速度没有传送带的速度大,所以木块会先被加速,传送带静止的时候,木块水平方向只受传送带的摩擦力,做匀减速运动(v初+v末)/2*t=s,所以可以知道滑出时的速度v末=2m/s

如果木块能达到和传送带相同的速度,那么传送带的速度不能小于2m/s,如果传送带的速度大于2m/s小于6m/s话,木块在速度减为2之前就相对于传送带静止做匀速运动,如果传送带的速度小于2m/s,木块就是种做匀减速运动,情况和传送带静止时候是一样的,如果传送带速度很大,木块来不及被加速到和传送带一样的速度,那木块在滑出传送带前一直做匀加速运动

2.当传送带反向运动时,木块还是在水平方向只受到传送带的摩擦力,加速度不变,在木块要被送出传送带前,传送带始终不能将木块反向传送。所以传送带反向运动的情况和传送带静止的情况是一样的,不管v多大

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