题目内容
【题目】在杂技表演荡秋千中,若质量相等的两人直立站在踏板上,从绳与竖直方向成90°角的A点由静止开始运动,摆到最低点B时,一人在极短时间内将另一个人沿水平方向推出,然后使秋千能摆到对面绳与竖直方向成θ=60°角的C点。设人的重心到悬点O的距离为l,两人的质量均为m,踏板和绳的质量不计,空气阻力不计,人摆到最低点B时离地面的距离为l,求:
(1)两人摆到最低点B时两根绳子拉力的合力大小;
(2)落到地面上的人被推出后的水平位移。
【答案】(1)6mg (2)(4-
)l
【解析】(1)由于空气阻力不计,设两人到达B时速度为v,
在摆动过程中机械能守恒,
根据机械能守恒定律得:2mgl=
×2mv2
由牛顿第二定律可得:T-2mg=2m![]()
联立解得T=6mg
(2)设刚分离时被推出的人速度大小为v1,方向与v相同;另一人速度的大小为v2,方向与v相同,由动量守恒定律得:2mv=mv1+mv2
被推出的人做平抛运动,设其从被推出到落在地面上所需的时间为t ,根据题给条件,由运动学规律得:l=
gt2
s=v1t
根据题给条件,另一人摆到C点,由机械能守恒定律得:mgl(1-cos 60°)=
mv22
解得:s=(4-
)l
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