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? 發問時間: 科學其他:科學 · 6 年前

有一直徑1公尺的圓筒 從一斜坡(垂直高度10公尺 水平夾角20度的斜坡)滾下 求1.不計摩擦力與空氣阻力 滾5秒後在斜坡滾動距離是多少? 滾動碰到地面需幾秒? 2.不計空氣阻力 但摩擦係數是0.5 筒重100公斤 則滾5秒後在斜坡滾動距離是多少? 滾動碰到地面需幾秒?

1 個解答

評分
  • 麻辣
    Lv 7
    6 年前
    最佳解答

    直徑1m圓筒滾下一斜坡 = 垂直高度10公尺 + 水平夾角20度

    (1) 不計摩擦力.空氣阻力.滾5秒後滾動距離=?

    能量不滅: v = 圓周速率 = 圓心速率

    m*g*h = m*v^2/2 + I*w^2/2

    = m*v^2/2 + (m*r^2/2)*w^2/2

    = m*v^2*(1/2 + 1/4)

    => g*h = 3*v^2/4

    => v = √(4g*h/3)

    = √(4*9.8*10/3)

    = 11.43 m/s

    => L = h/sin20

    = 10/0.342

    = 29.238 m

    => a = (V^2 - 0)/2L

    = 11.43^2/2*29.238

    = 2.23 m/s^2

    L(t) = 0.5*a*t^2

    => L(5) = 0.5*1.495*25

    = 27.93 m

    = Answer

    (2) 滾動碰到地面需幾秒?

    t = √(2L/a)

    = √(2*29.238/2.23)

    = 5.12"

    = Answer

    3.不計空氣阻力, 滑動摩擦係數u=0.5, 5秒後滾動距離=?

    k = 滾動摩擦係數

    ≒ 滑動摩擦係數/20

    = 0.5/20

    = 0.025

    能量不滅:

    m*g*h = m*v^2/2 + I*w^2/2 + k*m*g*cos20*L

    = m*v^2/2 + m*v^2/4 + k*m*g*cos20*L

    => g*h = 3v^2/4 + k*g*L*cos20

    => v^2 = g*(h - k*L*cos20)*4/3

    => v = √[g*(h - k*L*cos20)*4/3]

    = √[g*(h - k*L*cos20)*4/3]

    = √[9.8*(10 - 0.025*29.238*0.9397)*4/3]

    = 11.03 m/s

    a = v^2/2L

    = 11.03^2/2*29.238

    = 2.081 m/s^2

    L(t) = 0.5*a*t^2

    => L(5) = 0.5*2.081*25

    = 26.013 m

    = Answer

    4.滾動到地面需幾秒?

    t = √(2L/a)

    = √(2*29.238/2.081)

    = 5.30"

    = Answer

    Note: 在機械設計裡面.滾珠軸承都是取: k = u/20

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