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给周同学物理问题的答复(传送带摩擦力做功分析)
2012.02.24 00:02

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本文是某位学生通过电子邮件问我的物理问题。我把回邮发布在这里,供大家学习。本题涉及动、静摩擦力方向、大小及做功、能量的分析,传送带模型。

黑色字体部分为这位学生的原题与疑问,红色字体是我对该题的简单答复。这位学生名字略去,仅留姓,邮箱地址也隐去了。

下面,我用红笔给你说我的分析,你好好看,要好好思考。

在 2012-02-21 10:46:06,”周同学” <XXXXXXXXX@yahoo.cn> 写道:

物块从曲面上的A点自由滑下,通过粗糙、静止、水平的传送带后落到地面上的P点,若传送带沿逆时针方向转动起来,再把物块放到A点,让其自由滑下,那么 [    ]
A.物块将仍落在P点
B.物块将会落在P点的左边
C.物块将会落在P点的右边
D.物块可能落不到地面上

王尚老师您好,我们讲过的一道物理问题,但是我们老师没给我讲明白,偶然看到您的网站,我觉得您肯定见过这个题,肯定能给讲明白,希望得到您的帮助,谢谢。

我的理解,静止时,木块落在P点,这没什么好说的。

逆时针时,木块与皮带之间的滑动摩擦力没变,但是作用时间变长了啊(时间没有变化,时间由速度决定,t=x/v;而速度由加速度决定,加速度由摩擦力决定,摩擦力没变,任何一个时刻的加速度与速度都没有变化,因此时间没有变化),所以冲量变大,动量的变化量变大,所以应该落在P点左侧。

顺时针时,如果皮带速度很大,木块落到右侧没问题,但是如果皮带速度小,(皮带轮的速度,不会影响到摩擦力,继而不会影响到木块的加速度、速度与水平运行时间)皮带对木块的冲量变小了啊,动量的变化量也变小啊,应该落在右侧啊!

从动能的变化来看:静止时,没问题,而且每次达到皮带的时候动能都相等!

逆时针时,木块收到的滑动摩擦力没变,但是和皮带之间的相对位移变大了(做功与相对位移没有任何关系,其定义W=Fscosa中的s不是相对位移;往往是依照地面为参考系的。建议你好好思考,不懂问问你的物理老师;以下解释相同),动能减小的多了,应该落在左侧啊! 

顺时针时,皮带速度大,落在右侧没问题,皮带速度小,木块与皮带之间的相对位移变小,动能减少的少了,所以还是应该落在右侧啊!

不知道我说清楚我的意思没有,请王老师给解答一下,我在网上看到由相关的解答,但是都没看懂,谢谢王老师!

我推荐你看了回复后好好思考,并仔细参考下面的这几篇文章:

(1)摩擦力的分类与大小计算

(2)动能定理的应用问题

(3)摩擦生热公式与用法

(4)功能关系的内涵

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