市面上存在着这样一种游戏机,投入一枚1块钱硬币,就可以控制一只机械“爪子”抓毛绒玩具.如图1所示.现
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发布时间:2023-07-22 15:23
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时间:2023-09-20 11:01
(1)在加速过程中加速度为:
a=
=
m/s2=10m/s2
由牛顿第二定律可知:
4μF-mg=ma
F=
=
N=5N
(2)当压力为3.5N时,物体产生的加速度为ma′,根据牛顿第二定律,有:
4μF-mg=ma′
解得:
a′=
=
m/s2=4m/s2
机械爪在时间t=0.1s内匀加速至速度v=1m/s,之后保持此速度匀速上升;
先假设A与B没有滑落,物体A的速度达到1m/s需要的时间:
t1=
=
=0.25s
在该时间内,物体A上升的距离为:
x1=
t1=
×0.25s=0.125m
在该时间内,物体B加速上升0.1s,剩下的0.15s是匀速,故上升的距离为:
x2=
×0.1s+1m/s×0.15s=0.2m
相对滑动的距离:△x=x
2-x
1=0.2-0.125=0.075m
故只要抓住距离顶部0.075m以下的位置就可以成功抓取玩具;
(3)商家综合了各方面的因素后,决定令抓取成功率为10%,则有90%的可能抓不住,故相对滑动距离为物体侧面高度的90%,即0.09m;
考虑临界情况,即相对滑动距离为0.09m的情况;
设压力为F,根据牛顿第二定律,有:
4μF-mg=ma ①
机械爪在时间t=0.1s内匀加速至速度v=1m/s,之后保持此速度匀速上升;
物体A的速度达到1m/s需要的时间:
t1=
②
在该时间内,物体A上升的距离为:
x1=
t1 ③
在该时间内,物体B加速上升0.1s,剩下的0.15s是匀速,故上升的距离为:
x2=
t +v(t1?t)=
×0.1+1×(
?0.1)=
?0.05 ④
相对滑动的距离:△x=x
2-x
1=0.09m ⑤
联立①②③④⑤解得:
F=3.39N
答:(1)若要求B无论抓住A侧面的任何位置,都能够成功抓取玩具,则应调节压力F的大小至少是5N;
(2)现调节压力F的大小为F=3.5N,只要抓住距离顶部0.075m以下的位置就可以成功抓取玩具;
(3)商家综合了各方面的因素后,决定令抓取成功率为10%,则应调节压力F的大小是3.39N.