一人从36m高处上无初速放下一个小物体,同时一运动员迅速由静止冲向小物体下落处的正下方,准备接住该物体.已知运动员到落点的水平距离为18m,为了尽力节约时间,但又必须保证接住物体时没有水平方向的冲击(即水平速度为零).设物体下落过程中所受空气阻力使其在下降过程中加速度大小为8m/s2,(将运动员看作质点)
(1)运动员至少用多大的平均速度跑到落点?
(2)若运动员在奔跑过程中做匀加速或匀减速运动的加速度大小相等,且最大速度不超过9m/s,求运动员奔跑时加速度的大小需满足什么条件?
网友回答
解:(1)对于小球有:,
解得t=.
由x=vt,得v=6m/s
故运动员的平均速度至少为6m/s.
(2)设运动员的加速度为a
时间t1+t2+t3=3s
位移s1+s2+s3=18m
s1=s3=
s2=vmt2
由上可得a=9m/s2
故加速度应满足a≥9m/s2.
答:(1)运动员的平均速度至少为6m/s.
(2)运动员奔跑时加速度的大小需满足a≥9m/s2.
解析分析:(1)小物体掉下做匀加速直线运动运动,可以位移公式求出时间,根据时间再求运动员的最小平均速度.
(2)运动员先加速到速度最大,再匀速,再减速到0,抓住三段时间和等于自由落体的时间,三段位移和等于管理员到楼底的距离,求出最小加速度.
点评:决本题的关键抓住物体下落的时间和运动员运动的时间相等,灵活运用运动学公式求解.