① 摩擦功率的計算公式
摩擦功率的計算公式:f=μN。
動摩擦力:發生在兩個相互接觸而相對滑動的物體之間,阻礙著它們之間相對滑動的力。摩擦力的方向與物體相對運動的方向或相對運動趨勢方向相反。而不是與物體的運動方向相反。摩擦力可作為動力也可作為阻力。
概念
當物體與另一物體沿接觸面的切線方向運動或有相對運動的趨勢時,在兩物體的接觸面之間有阻礙它們相對運動的作用力,這種力叫摩擦力。接觸面之間的這種現象或特性叫「摩擦」。摩擦有利也有害,但在多數情況下是不利的,例如,機器運轉時的摩擦,造成能量的無益損耗和機器壽命的縮短,並降低了機械效率。
② 摩擦力與功率
設煤每秒鍾落到傳送帶上的質量流量為m
傳送帶自身速度不變,則增加的功率用於將單位時間落下的煤運輸到傳送帶頂端
達到與傳送帶相同的速度,並提供過程中摩擦產生的熱量消耗
∴每秒鍾電動機增加的能量=煤增加的勢能+煤增加的動能+摩擦產生的熱量
(嚴格的說應該要扣除煤自料斗落下時自身的動能,但題目說料斗在傳送帶上方,
故默認料斗距離傳送帶的距離較近,煤落下的動能很小,忽略不計)
設傳送帶速度為v,煤從落點到傳送帶頂端的高度差為h,則
△E=△Ep+△Ek+△Ef,即△E=mgh+1/2*mv^2+f*s,
其中f為質量為m的煤所受的摩擦力,s為其達到與傳送帶相同速度v時所走過的距離
設煤與傳送帶之間的摩擦系數為μ,傳送帶傾角為α,則有f=μN=μmgcosα
設煤在達到速度v之前的加速度為a,由受力分析有
ma=f-mgsinα=μmgcosα-mgsinα=>a=(μcosα-sinα)g
(由於a與v方向相同,故a為正數,即μcosα-sinα>0,即μ>tanα)
則煤在速度由0至v的過程中,有
v=at,s=1/2*at^2,可得s=v^2/(2a)=v^2/[2g(μcosα-sinα)]
∴△Ef=f*s=μmgcosα*v^2/[2g(μcosα-sinα)]=1/2*mv^2/[1-tanα/μ]
∴△E=mgh+1/2*mv^2+1/2*mv^2/[1-tanα/μ]
此即傳送帶每秒鍾需增加的能量,即電動機需增加的功率
煤每秒鍾與傳送帶摩擦產生的熱量為△Ef,則
每分鍾產生的熱量為△Ef1=60*△Ef=60*1/2*mv^2/[1-tanα/μ]
③ 摩擦力所做功的平均功率
水平傳送帶2m/s勻速,無初速度放0.5kg的工件,μ=0.4
問:傳送帶克服工件摩擦力所做的功的功率?及 摩擦力對工件做功的平均功率
不要太復雜,我來試試:
取g=10m/s²
先算摩擦力:F=μFn=μmg=0.4×0.5×10=2N
傳送帶克服工件摩擦力的功率:P=FV=2×2=4W
(式中V是對地速度,W=fs就是對地的位移了)
對工件,做加速運動,平均功率等於力乘平均速度.
P'=F*(V/2)=2×(2/2)=2W