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如图是建筑工地常用的一种“深穴打夯机”,电动机带动两个滚轮匀速转动将夯杆从深坑提上来,当夯杆底端刚到达坑口时,两个滚轮彼此分开,将夯杆释放,夯杆只在重力作用下运动,落
题目详情
如图是建筑工地常用的一种“深穴打夯机”,电动机带动两个滚轮匀速转动将夯杆从深坑提上来,当夯杆底端刚到达坑口时,两个滚轮彼此分开,将夯杆释放,夯杆只在重力作用下运动,落回深坑,夯实坑底,且不反弹.然后两个滚轮再次压紧,夯杆被提到坑口,如此周而复始.已知两个滚轮边缘的线速度恒为v=4m/s,滚轮对夯杆的正压力FN=2×104N,滚轮与夯杆间的动摩擦因数μ=0.3,夯杆质量m=1×103kg,坑深h=6.4m,假定在打夯的过程中坑的深度变化不大可以忽略,取g=10m/s2.求:
(1)夯杆被滚轮压紧,加速上升至与滚轮速度相同时的高度;
(2)每个打夯周期中,滚轮将夯杆提起的过程中,电动机对夯杆所做的功;
(3)每个打夯周期中滚轮与夯杆间因摩擦产生的热量;
(4)打夯周期.
(1)夯杆被滚轮压紧,加速上升至与滚轮速度相同时的高度;
(2)每个打夯周期中,滚轮将夯杆提起的过程中,电动机对夯杆所做的功;
(3)每个打夯周期中滚轮与夯杆间因摩擦产生的热量;
(4)打夯周期.
▼优质解答
答案和解析
(1)对夯杆:
由牛顿第二定律可得a=
=2m/s2
上升高度:h1=
=
m=4m
(2)夯杆加速上升阶段:W1=2μFN•h1=2×0.3×2×104×4J=4.8×104J
匀速上升阶段:W2=mgh2=2.4×104J
每个周期中 W=W1+W2=7.2×104J
(3)夯杆加速上升时间:t1=
=
s=2s滚轮边缘转过的距离s=vt1=4×2m=8m2×0.3×2×104×4J
相对夯杆位移 d=8m-4m=4m Q=2μFN•d=2×0.3×2×104×4J=4.8×104J
(4)夯杆匀速上升时间t2=
=
s=0.6s
夯杆从坑口做竖直上抛-h=vt3-
gt32
解得t3=1.6s
T=t1+t2+t3=4.2s
答:(1)夯杆被滚轮压紧,加速上升至与滚轮速度相同时的高度为4m;
(2)每个打夯周期中,滚轮将夯杆提起的过程中,电动机对夯杆所做的功为7.2×104J
(3)每个打夯周期中滚轮与夯杆间因摩擦产生的热量为4.8×104J;
(4)打夯周期为4.2s.
由牛顿第二定律可得a=
2μFN-mg |
m |
上升高度:h1=
v2 |
2a |
42 |
2×2 |
(2)夯杆加速上升阶段:W1=2μFN•h1=2×0.3×2×104×4J=4.8×104J
匀速上升阶段:W2=mgh2=2.4×104J
每个周期中 W=W1+W2=7.2×104J
(3)夯杆加速上升时间:t1=
v |
a |
4 |
2 |
相对夯杆位移 d=8m-4m=4m Q=2μFN•d=2×0.3×2×104×4J=4.8×104J
(4)夯杆匀速上升时间t2=
h2 |
v |
2.4 |
4 |
夯杆从坑口做竖直上抛-h=vt3-
1 |
2 |
解得t3=1.6s
T=t1+t2+t3=4.2s
答:(1)夯杆被滚轮压紧,加速上升至与滚轮速度相同时的高度为4m;
(2)每个打夯周期中,滚轮将夯杆提起的过程中,电动机对夯杆所做的功为7.2×104J
(3)每个打夯周期中滚轮与夯杆间因摩擦产生的热量为4.8×104J;
(4)打夯周期为4.2s.
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