题目内容
蹦床是运动员在一张绷紧的弹性网上蹦跳、翻滚并做各种空中动作的运动项目.一个质量为60 kg的运动员,从离水平网面3.2 m高处自由下落,着网后沿竖直方向蹦回到离水平网面5.0 m高处.已知运动员与网接触的时间为 1.2 s.若把在这段时间内网对运动员的作用力当作恒力处理,求此力的大小.(g=10 m/s2)
解析:运动员与弹性床的接触过程,是一个比较缓慢的撞击过程,因此运动员的重力不能忽略,由于物体运动过程中受力发生变化,因此可分段求解,也可全程求解.
解法一:将运动员看作质量为m的质点,从h1高处下落,触网时的速度v1=,且方向向下,弹起后的高度为h2,刚刚离网时的速度v2=,方向向上,所以该过程中的速度变化Δv=v1+v2,方向向上,以a表示加速度,Δt表示接触时间,则Δv=aΔt,运动员与弹性床接触过程中受向上的弹力F和向下的重力mg,由牛顿第二定律知F-mg=ma,由以上各式整理得:F=mg+m,代入数据解得:F=1.5×103N.
解法二:运动员刚接触网时速度为v1=,刚离网时的速度v2=,在与网接触过程中运动员受向上的弹力和向下的重力作用,以向上为正,接触全过程应用动量定理:(F-mg)Δt=mv2-(-mv1)=m(+),代入数据解得:F=1.5×103 N.
练习册系列答案
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蹦床是运动员在一张绷紧的弹性网上蹦跳、翻滚并做各种空中动作的运动项目.一个运动员从高处自由落下,以v1=6m/s的竖直速度着网,与网作用后,沿着竖直方向以v2=8m/s的速度弹回.已知运动员与网接触的时间为△t=1.0s.那么运动员在与网接触的这段时间内平均加速度的大小和方向分别为( )
A、14m/s2,竖直向上 | B、14m/s2,竖直向下 | C、2m/s2,竖直向上 | D、2m/s2,竖直向下 |