在四川汶川抗震救灾中,一名质量为60kg、训练有素的武警战士从直升机上通过一根竖直的质量为20kg的长绳由静止开始滑下,速度很小可认为等于零.在离地面18m高处,武警战士感到时间紧迫,想以最短的时间滑到地面,开始加速.已知该武警战士落地的速度不能大于6m/s,以最大压力作用于长绳可产生的最大加速度为5m/s2;长绳的下端恰好着地,当地的重力加速度为g=10m/s2.求武警战士下滑的最短时间和加速下滑的距离.
网友回答
解:设武警战士加速下滑的距离为h1,减速下滑的距离为(H-h1),加速阶段的末速度等于减速阶段的初速度
为vmax,由题意和匀变速运动的位移速度关系式得:
自由落体过程:vmax2=2gh1 ①
匀减速运动过程:v2-vmax2=-2a(H-h1)②
由①②两式解得:h1==m=7.2?m
武警战士的最大速度为:vmax==?m/s=12?m/s
加速时间:t1==?s=1.2?s
减速时间:t2==?s=1.2?s
下滑的最短时间:t=t1+t2=1.2?s+1.2?s=2.4?s
答:武警战士下滑的最短时间为2.4s,加速下滑的距离为7.2m.
解析分析:武警想以最短的时间滑到地面应当先做自由落体运动,然后做匀减速直线运动,落地的末速度v=6m/s,分别对两过程应用位移速度关系式列方程求解.
点评:本题是匀变速直线运动的基本公式的直接应用,属于中等难度的题目,解题时要学会选择不同阶段重复使用同一个公式,这样问题就会迎刃而解.