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探究物体在垂直传送带上的运动规律

 豫见物理 2024-09-19 发布于河南

1 引言

近日,有位江西网友发来一道有趣的动力学试题,希望能用Working Model仿真一下。这道试题涉及到参考系的变化,而这正是Working Model最擅长的领域。

2 试题展播

如图所示,生产车间有两个完全相同的水平传送带甲和乙,它们相互垂直且等高,正常工作时都匀速运动,速度大小分别为 V甲 、 V乙,将工件(视为质点)轻放到传带甲上,工件离开传送带甲前已经与传送带甲的速度相同,并平稳地传送到传送带乙上,且不会从传送带乙的右侧掉落。两传送带正常工作时,对其中一个工件 A 在传送带乙上留下的痕迹,下图中可能正确的是(     )

3 仿真分析

笔者在Working Model中构建了符合题意的模型,设置两个传送带的速度均为10m/s,摩擦力产生的加速度为14.14m/s^2,这样设置方便分解和分析。

把仿真环境切换到地面参考系,运行程序,可以发现木块做抛物线运动。

地面参考系下,如果将加速度分解,则水平向右是初速度为10m/s、加速度为10m/s^2的匀减速运动;则竖直向上是初速度为0、加速度为10m/s^2的匀加速运动。


把仿真环境切换到数字传传送带参考系,运行程序,可以发现木块做匀减速直线运动。

传送带参考系下,滑块做初速度为14.14m/s方向有偏下45度角,加速度为14.14m/s^2的匀减速直线运动。


对于切换参考系观察不同参考系下的物体的运动,Working model特别擅长。

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