Question

普通洗衣機的脫水桶以1 200 r/min的速度高速旋轉，為避免發生人身傷害事故，脫水機構都裝有安全制動系統.該系統由脫水桶蓋板、制動鋼絲、剎車制動盤等組成.當脫水桶運轉時，如果打開脫水桶蓋，則該系統便產生制動作用.安全制動系統的作用有兩個：一是將脫水電動機的電源自動切斷;二是制動器自動剎緊，使脫水桶迅速停止轉動.如圖9所示為脫水制動示意圖.若脫水桶的半徑為9 cm，剎車盤的半徑為6 cm，打開脫水桶蓋到脫水桶停止共轉了50圈(設為均勻減速)，若衣服和桶的質量為3 kg(可以認為質量全部分布在脫水桶桶壁上).計算剎車帶上的平均摩擦力的大小.

圖9

Answer 1

解析：脫水后，衣服緊靠脫水桶壁，桶和衣服具有動能，剎車后動能轉化為內能，故：

由能量守恒有：F_μs=mv²                                                                                ①

又v=ωr_大=2πnr_大                                                            ②

s=2πNr_小                                                                    ③

由①②③三式得F_μ=                                                ④

代入數值解得F_μ=10.2 N.                                                      ⑤

答案：10.2 N