Question

12．如圖所示16只相同的輪子并排水平排列，圓心分別為O₁、O₂、O₃…O₁₆，已知O₁O₁₆=6m，水平轉軸通過圓心，所有輪子均繞軸以$\frac{2}{π}$r/s的轉速順時針轉動．現將一根長0.8m、質量為4.0kg的勻質木板平放在這些輪子的左端，木板左端恰好與O₁豎直對齊，木板的重心恰好與O₂豎直對齊，木板與輪緣間的動摩擦因數為0.08，試求：木板水平移動的總時間（不計軸與輪間的摩擦，g取10m/s²）．

Answer 1

分析 勻質木板平放在輪子的左端時，受到向右的滑動摩擦力作用而向右做勻加速直線運動，根據牛頓第二定律求出木板的加速度，由速度公式求出木板的速度達到輪緣速度時經過的時間，并求出此過程的位移．接下來木板將以與輪緣相等的速度做勻速直線運動，當木板伸出輪子一半長度時木板將離開輪子，確定木板勻速運動的位移，求出勻速運動的時間，再求出總時間．

解答 解：（1）輪子轉動的線速度：v=2π$（\frac{2}{π}）$×0.2m/s=0.8m/s，
板運動的加速度：a=μg=0.08×10m/s²=0.8m/s²，
所以板在輪子上做勻加速運動的時間：t₁=$\frac{v}{a}=\frac{0.8}{0.8}s=1s$，
板在做勻加速運動中所發生的位移：s₁=$\frac{1}{2}a{t}^{2}$=$\frac{1}{2}×0.8×{1}^{2}m$=0.4m，
板在做勻速運動的全過程中發生的位移為：s₂=6m-0.4m-0.4m=5.2m，
板運動的總時間為：t=t₁+t₂=t₁+$\frac{{s}_{2}}{v}$=1s+$\frac{5.2}{0.8}s$=7.5s．
答：木板水平移動的總時間為7.5s．

點評 本題中木板的運動情況與物體放在傳送帶上運動情況相似，就是要注意木板勻速運動的位移，當木板的重心運動到O₁₆的正上方時，木板即將翻倒離開輪子．