由于皮带的速度v足够大,故以皮带为参考系,滑块始终是向右运动,滑块所受到的滑动摩擦力方向始终是向左的.滑块实际上是向左运动,只要弹簧对它的拉力小于摩擦力,滑块是加速运动,当弹簧对它的拉力大于摩擦力,滑块做减速运动,当滑块的速度减小到零时,弹簧的伸长量最大,以后,滑块在弹簧拉力和摩擦力的作用下向右运动.由于滑块在运动过程中所受到的摩擦力的大小和方向都不变,故此滑块在皮带上的运动类似于竖直的弹簧振子,此处的摩擦力相当于竖直弹簧振子的重力,所以滑块的运动是一个简谐运动.其振幅为A=μmg/k,弹簧伸长的最大长度也就是滑块运动的位移(对地)为:
s=2A=2μmg/k
滑块在这段位移是所经历的时间为:
Δt=T/2=π
滑块在皮带上相对路径为:
Δl=vΔt-s=vπ
-2μmg/k
所以,在这段时间内产生的热量,即:
Q=μmgΔl=μmg(vπ
-2μmg/k).