题目内容

一质量为m=40kg的小孩在电梯内的体重计上,电梯从t=0时刻由静止开始上升,在0到6s内体重计示数F的变化如右图所示。

试问:在这段时间内电梯上升的高度是多少?取重力加速度g=10m/s2

解: 由图可知,在t=0到t1=2s的时间内,体重计的示数大于mg,故电梯应做向上的加速运动。设在这段时间内体重计作用于小孩的力为f1,电梯及小孩的加速度为a1

根据牛顿第二定律,得: f1-mgma1

在这段时间内电梯上升的高度:h1

t1tt2=5s的时间内,体重计的示数等于mg,故电梯应做匀速上升运动,速度为t1时刻的电梯的速度,即:v1a1t1

在这段时间内电梯上升的高度:h1v1t2

t2tt3=6s的时间内,体重计的示数小于mg,故电梯应做减速上升运动。

设这段时间内体重计作用于小孩的力为f2,电梯及小孩的加速度为a2

由牛顿第二定律,得:mgf2ma2

在这段时间内电梯上升的高度:h3

电梯上升的总高度:hh1h2+h3

由以上各式,利用牛顿第三定律和题文及题图中的数据,解得:h=9m

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