题目内容
在滑雪运动中,当滑雪板压在雪地上时会把雪内的空气逼出来,在滑雪板与雪地间形成一个暂时的“气垫”,从而大大减小雪地对滑雪板的摩擦。然而当滑雪板相对雪地速度较小时,与雪地接触时间超过某一值就会陷下去,使得它们间的摩擦力增大。假设滑雪者的速度超过v0=4m/s时,滑雪板与雪地间的动摩擦因数就会由μ1=0.25变为μ2=0.125。一滑雪者从倾角θ=37°的坡顶A处由静止开始自由下滑,滑至坡底B(B处为一光滑小圆弧)后又滑上一段水平雪地,最后停在C处,如图所示。不计空气阻力,A、B间距离L=20m,(sin37°=0.6,cos37°=0.8,g取10m/s2)求:
(1)动摩擦因数第一次发生变化前滑雪者运动的距离s1;
(2)滑雪者到达B处的速度vB;
(3)滑雪者在水平雪地上能滑行的最大距离sBC。
(1)由ma1 =mg sin37°–μ1mg cos37°,可解得a1=4 m/s2 (2分)
由s1= ,可解得s1=2m (2分)
(2)s2=L2–s1=18m,
由ma2 =mg sin37°–μ2mg cos37°,可解得a2=5 m/s2 (1分)
由vB2 = v02+2 a2 s2,可解得vB=14 m/s (2分)
(3)滑雪者在水平雪地上滑行时
第一阶段a1′=μ2g =1.25 m/s2, (1分)
由s1′= 可解得s1′=72m (1分)
第二阶段a2′=μ1g =2.5 m/s2, (1分)
由s2′= 可解得s2′=3.2m (1分)
sBC= s1′+ s2′=75.2m (1分)