Question

【题目】如图所示，是游乐场的一项娱乐设备，它的基本原理是将巨型娱乐器械由升降机送到离地面75m的高处，然后让座舱自由落下。落到离地面30m高时，制动系统开始启动，使座舱均匀减速，到达地面时刚好停下。在一次娱乐中，某同学把质量m=6kg的书包放在自己的腿上，(取g=10m/s2，不计一切阻力)。试求:

(1) 此过程中的最大速度的大小；

(2) 当座舱落到离地面50m的位置时，书包对该同学腿部的压力的大小:

(3) 当座舱落到离地面20m的位置时，书包对该同学腿部的压力的大小。

Answer 1

【答案】(1)30m/s(2)0(3) 150N

【解析】

(1)由题意可知先自由下降h=75-30m=45m

由

有

v=30m/s

(2)离地面50m时，座舱自由下落，处于完全失重状态， 所以书包对该同学腿部的压力为零；

(3)设座舱开始制动时的速度为v，制动过程中的加速度大小为a， 书包受到腿的支持力为FN

由此得:

a=15m/s2

根据牛顿第二定律:

得:

根据牛顿第三定律，书包对该同学腿部压力大小为150N