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,在照片上用尺量出从发力到支撑,杠铃上升的距离为1.6cm.已知运动员所举杠铃的直径是45cm,质量为150kg,运动员从发力到支撑历时0.8s,试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:杠铃上升的距离:H=
设这个过程中杠铃向上运动的最大速度为v,则有:
解得最大速度为:.
则:,
代入数据解得:a=2.89m/s2.
根据牛顿第二定律得:F-mg=ma
则有:F=mg+ma=1933.5N.
答:这个过程中杠铃向上运动的最大速度为1.8m/s,恒力F为1933.5N.
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.