题目内容
【题目】滑板运动是一种非常剌激的水上运动.研究表明,在进行滑板运动时,水对滑板的作用力FN垂直于板面,大小为KV2,其中V为滑板的速率(水可视为静止),K为常数K=54kg/m.某次运动中,人和滑板的总质量为108kg,在水平恒定牵引力作用下,当水平牵引力F1=810N时(如图),滑板做匀速直线运动,试求:
(1)滑板匀速直线运动的速度V1;滑板与水面的夹角为θ1的大小.
(2)在运动过程中运动员可以通过调节滑板与水面的夹角来改变速度,当滑板与水面的夹角为θ2=30°时,水平牵引力F2=810N,运动员在竖直方向仍处平衡,滑板此时的速率V2为多少?此时滑板的加速度a为多少?
【答案】(1)5m/s;37°(2)4.8m/s,1.74m/s2
【解析】
(1)对人与滑板整体进行受力分析,根据平衡条件有:
FNcosθ1=mg,FNsinθ1=F1,
可解得θ1=37°
FN=,FN=KV12,
V1==5m/s,
(2)竖直方向受力平衡:KV12cosθ1=mg,KV22cosθ2=mg
则V2=V1=4.8m/s
根据牛顿第二定律:F2﹣KV22sinθ2=ma
解得:a=1.74m/s2
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