Question

普通洗衣機(jī)的脫水桶以1200r/min的速度高速旋轉(zhuǎn)，為避免發(fā)生人身傷害事故，脫水機(jī)構(gòu)都裝有安全制動(dòng)系統(tǒng)．如圖所示為脫水制動(dòng)示意圖，該系統(tǒng)由脫水桶蓋板、制動(dòng)鋼絲、剎車制動(dòng)盤等組成，剎車盤與脫水筒共軸轉(zhuǎn)動(dòng)．當(dāng)脫水桶運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，如果打開脫水桶蓋，則該系統(tǒng)便產(chǎn)生制動(dòng)作用．安全制動(dòng)系統(tǒng)的作用有兩個(gè)：一是將脫水電動(dòng)機(jī)的電源自動(dòng)切斷；二是剎車帶自動(dòng)緊壓在剎車盤上，使脫水桶迅速停止轉(zhuǎn)動(dòng)．
若脫水桶的半徑為9cm，剎車盤的半徑為6cm，打開脫水桶蓋到脫水桶停止共轉(zhuǎn)了50圈（設(shè)為均勻減速），若衣服和桶的質(zhì)量為3kg（可以認(rèn)為質(zhì)量全部分布在脫水桶桶壁上，剎車盤的質(zhì)量不計(jì)）．試計(jì)算：
（1）打開脫水筒蓋的瞬間，貼在脫水筒筒壁上的衣服運(yùn)動(dòng)的線速度；
（2）剎車盤邊緣上的某點(diǎn)在這一過程中的路程；
（3）剎車帶上的平均摩擦力的大小．

Answer 1

（1）脫水桶以1200r/min的速度高速旋轉(zhuǎn)，脫水桶的半徑為9cm；
根據(jù)線速度公式v=rω和角速度公式聯(lián)立，得到：
ω=2πnv=ωr_大=2πnr_大=2π×（

1200

60

）×0.09=11.31（m/s）  
（2）打開脫水桶蓋到脫水桶停止共轉(zhuǎn)了50圈，剎車盤的半徑為6cm；
故：s=N?2πr_小=50×2π×0.06=18.85（m）             
（3）脫水后，衣服緊靠脫水桶壁，桶和衣服具有動(dòng)能，剎車后動(dòng)能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，故：由能量守恒有：
fs=

1

2

mv2
解得：f=

mv2

2S

=

3×11.312

2×18.852

=10.18（N）  
答：（1）打開脫水筒蓋的瞬間，貼在脫水筒筒壁上的衣服運(yùn)動(dòng)的線速度為11.31m/s；
（2）剎車盤邊緣上的某點(diǎn)在這一過程中的路程為18.85m；
（3）剎車帶上的平均摩擦力的大小為10.18N．