图1所示是用电动砂轮打磨工件的装置.砂轮的转轴通过图中O点垂直于纸面,AB是一长度l=0.50m、质量m
1=1kg的均匀刚性细杆,可绕过A端的固定轴在竖直面(图中纸面)内无摩擦地转动.工件C固定在AB杆上,其质量m
2=2kg,工件的重心、工件与砂轮的接触点P以及O点都在过AB中点的竖直线上,P到AB杆的垂直距离d=0.1m.AB杆始终处于水平位置,砂轮与工件之间的动摩擦系数μ=0.5.当砂轮逆时针转动时,要使工件对砂轮的压力F
0=80N,则施于B端竖直向下的力F
B应是多大?(g取10m/s
2)
某同学解法如下:当砂轮静止时,把AB杆和工件看成一个物体,由力矩的平衡,得:
F0+μF0d=(m1+m2)g+FBl解得:
FB=[F0-(m1+m2)g]+μF0(1)判断该同学的解法是否正确?若正确,请求出F
B的数值;若错误,请列出正确的方程式,并求出F
B的数值.
(2)若施于B端竖直向下的力F
B的作用点沿AB杆以0.1m/s的速度向左匀速运动,要保持工件对砂轮的压力F
0仍为80N,则求出F
B随时间变化的函数关系式.
(3)若F
B=200N时杆会断裂,求F
B从B点开始运动的时间,并在图2中作出F
B-t图象.