“蹦极”是一项勇敢者的运动,如图所示,某人用弹性橡皮绳拴住身体自高空P处自由下落,在空中感受失重的滋味.若此人质量为50kg,橡皮绳长15m,人可看成质点.此人从点P处自静止下落至运动停止瞬间所用时间为4s(取g=10m/s2).求:
橡皮绳对人的平均作用力约为多大?
网友回答
解:人从下落到橡皮绳正好拉直的时间设为t1,则
t1=s≈1.73s??????????????
此时人的速度为v=gt1=17.3m/s?????????????????????
人继续下落到停止过程加速度为
a==m/s2=7.62m/s2????????????
由牛顿第二定律得F-mg=ma??????
橡皮绳对人的平均作用力为F=ma+mg=881N.
答:橡皮绳对人的平均作用力约为881N.
解析分析:人的运动可分为几个过程,自由落体运动、加速度逐渐减小的加速运动、加速度逐渐增大的减速运动.第一个过程很容易求得橡皮绳拉直的时间和速度.第二、三个过程可以近似看成匀变速运动来处理,先由速度和时间求出加速度,再根据牛顿第二定律求出平均作用力.
点评:此题的难点在于橡皮绳被拉直后会做什么样的运动,以及如何近似处理求出平均作用力.