圖1所示是用電動砂輪打磨工件的裝置.砂輪的轉(zhuǎn)軸通過圖中O點(diǎn)垂直于紙面,AB是一長度l=0.50m、質(zhì)量m
1=1kg的均勻剛性細(xì)桿,可繞過A端的固定軸在豎直面(圖中紙面)內(nèi)無摩擦地轉(zhuǎn)動.工件C固定在AB桿上,其質(zhì)量m
2=2kg,工件的重心、工件與砂輪的接觸點(diǎn)P以及O點(diǎn)都在過AB中點(diǎn)的豎直線上,P到AB桿的垂直距離d=0.1m.AB桿始終處于水平位置,砂輪與工件之間的動摩擦系數(shù)μ=0.5.當(dāng)砂輪逆時(shí)針轉(zhuǎn)動時(shí),要使工件對砂輪的壓力F
0=80N,則施于B端豎直向下的力F
B應(yīng)是多大?(g取10m/s
2)
某同學(xué)解法如下:當(dāng)砂輪靜止時(shí),把AB桿和工件看成一個(gè)物體,由力矩的平衡,得:
F0+μF0d=(m1+m2)g+FBl解得:
FB=[F0-(m1+m2)g]+μF0(1)判斷該同學(xué)的解法是否正確?若正確,請求出F
B的數(shù)值;若錯誤,請列出正確的方程式,并求出F
B的數(shù)值.
(2)若施于B端豎直向下的力F
B的作用點(diǎn)沿AB桿以0.1m/s的速度向左勻速運(yùn)動,要保持工件對砂輪的壓力F
0仍為80N,則求出F
B隨時(shí)間變化的函數(shù)關(guān)系式.
(3)若F
B=200N時(shí)桿會斷裂,求F
B從B點(diǎn)開始運(yùn)動的時(shí)間,并在圖2中作出F
B-t圖象.