举重运动是力量和技巧充分结合的体育项目,就“抓举”而言,其技术动作可分为预备、提杠铃、发力、下蹲支撑、起立、放下杠铃等六个步骤,如图所示照片表示了其中的几个状态.现测得轮子在照片中的直径为1.0cm.已知运动员所举杠铃是直径45cm,质量为150kg.运动员从发力到支撑历时0.8s,试估测该过程中杠铃被举起的高度,估算这个过程中杠铃向上运动的最大速度;若将运动员发力时的作用力简化成恒力,则该恒力有多大?
网友回答
解:根据轮子的实际直径0.45m和它在照片中的直径1.0cm,可以推算出照片缩小的比例.在照片上用尺量出从发力到支撑,杠铃上升的距离h′=1.3cm,
按此比例可算出实际上升的高度h=0.59m.
设杠铃在上升过程中最大速度为vm,有h=,得.
减速运动的时间应为
加速运动的位移:
又,解得a=2.28m/s2.
根据牛顿第二定律得,F-mg=ma
解得F=1842N.
答:该恒力的大小为1842N.
解析分析:运动员发力到支撑的过程,杠铃先做匀加速直线运动,然后做匀减速直线运动,结合运动学公式和牛顿第二定律求出恒力的大小.
点评:解决本题的关键理清杠铃的运动过程,结合牛顿第二定律和运动学公式进行求解.