将一粉笔头轻放在2m/s的恒定速度运动的水平传送带上后,传送带上留下一条长为4m的划线;若使该传送带做匀减速运动(加速度为1.5m/s2)并且在传送带上做匀减速的同时,将另一个

◎ 题目

将一粉笔头轻放在2m/s的恒定速度运动的水平传送带上后,传送带上留下一条长为4m的划线;若使该传送带做匀减速运动(加速度为1.5m/s2)并且在传送带上做匀减速的同时,将另一个粉笔头放在传送带上,该粉笔头在传送带上留下多长划痕?(g取10m/s2

◎ 答案

设粉笔头与传送带之间的动摩擦因数为μ.
第一个粉笔头打滑时间t,则依据
传送带比粉笔头位移大L1v1t-
v1t
2
=L1

得 t1=
2L
v1
=4s
粉笔头的加速度a1=
v1
t
=
2
4
m/s2=0.5m/s2

   a1=
μmg
m
=μg
解得 μ=0.05
第二个粉笔头先加速到与传送带速度相同,设二者达到的相同速度为v,由运动等时性得
   
v1-v
a2
=
v
a1

解得v=0.5m/s
此过程传送带比粉笔头多走s1=
v21
-
v2共
2a2
-
v2共
2a1
=1m,划痕长度为1m.
由于a2>μg,故二者不能共同减速,粉笔头以μg的加速度减速到静止.传送带的加速度大,先停下来.
粉笔头减速到零的过程,粉笔头比传送带多走s2=
v2共
2a1
-
v2共
2a2
=
1
6
m

可见,粉笔头相对于传送带先后划1m,后又向前划
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