题目内容

16.在2008年北京残奥会开幕式上,运动员手拉绳索向上攀登,最终点燃了主火炬,体现了残疾运动员坚忍不拔的意志和自强不息的精神.为了探究上升过程中运动员与绳索和吊椅间的作用,可将过程简化.一根不可伸缩的轻绳跨过轻质的定滑轮,一端挂一吊椅,另一端被坐在吊椅上的运动员拉住,如图所示.设运动员的质量为65kg,吊椅的质量为15kg,不计定滑轮与绳子间的摩擦.重力加速度取g=10m/s2.当运动员与吊椅一起正以加速度a=1m/s2上升时,试求
(1)运动员竖直向下拉绳的力;
(2)运动员对吊椅的压力.

分析 (1)以人和吊椅为研究对象,对整体受力分析,由二力平衡的条件可以求得对绳的拉力;
(2)以运动员为研究对象,由二力平衡的条件可以求得支持力的大小.

解答 解:(1)设运动员受到绳向上的拉力为F,由于跨过定滑轮的两段绳子拉力相等,吊椅受到绳的拉力也是F.对运动员和吊椅整体进行受力分析如图所示,则根据牛顿第二定律可知:
2F-(m人+m椅)g=(m人+m椅)a
解得:F=440N;
由牛顿第三定律,运动员竖直向下拉绳的力大小为440N;
(2)设吊椅对运动员的支持力为FN,对运动员进行受力分析如图所示,则由牛顿第二定律可得:
F+FN-m人g=m人a
解得:
FN=275N;
由牛顿第三定律,运动员对吊椅的压力也为275N
答:(1)运动员竖直向下拉绳的力为440N;
(2)运动员对吊椅的压力为275N.

点评 本题关键是对物体进行正确受力分析,并灵活运用二力平衡条件进行计算,在解题时要注意整体法与隔离法的正确应用.

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