求一道物理题的解析,其中为什么要把μ和tanθ比较大小,是什么意思
如图所示,传送带与地面的倾角θ=37°,从A端到B端的长度为16m,传送带以v0=10m/s的速度沿逆时针方向转动。在传送带上端A处无初速地放置一个质量为0.5kg的物体...
如图所示,传送带与地面的倾角θ=37°,从A端到B端的长度为16m,传送带以v0=10m/s的速度沿逆时针方向转动。在传送带上端A处无初速地放置一个质量为0.5kg的物体,它与传送带之间的动摩擦因数为μ=0.5,求物体从A端运动到B端所需的时间是多少?(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,传送带施加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(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(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 mgsinθ+μmgcosθ=ma1, a1=gsinθ+μgcosθ=10m/s2 判断:物体加速至与传送带速度相等时需要的时间为 t1=v/a1=1s, 发生的位移为s= a1t12=5m<16m, 可知物体加速到10m/s时仍未到达B点。 第二阶段的受力分析如图(b)所示,应用牛顿第二定律,有 mgsinθ-μmgcosθ=ma2, 所以a2=2m/s2 设第二阶段物体滑动到B端的时间为t2,则 LAB-s=vt2+ a2t22 解得t2=1s,t2′=-11s(舍去) 故物体经历的总时间t=t1+t2=2s
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