题目内容

山区发生的大地震通常会形成众多的堰塞湖,严重地威胁着下游群众的生命及财产安全.去年的汶川大地震后,为了排除唐家山等堰塞湖的险情,由俄罗斯支援中国四川抢险救灾的一架米-26重型运输直升机执行了多次吊运大型机械设备的任务.
2008年5月26日上午,一架米-26直升机吊装了一台重13.2t的重型挖掘机前往唐家山堰塞湖坝体.到达坝体后,假设直升机悬停在空中(见图),使挖掘机由静止开始从距地面60m的高空.以
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m/s2的加速度沿竖直方向向下运动一段时间,接着再匀速运动相等的时间刚好到达地面.若挖掘机触地前瞬间悬绳拉力即刻减为零,挖掘机着地过程中与地面的作用时间为0.02s,g取10m/s2.求:
(1)挖掘机匀速运动时的速度大小.
(2)着地过程中,挖掘机对地面的平均作用大小.
分析:(1)挖掘机做匀加速直线运动,由运动学公式可求得匀加速运动的时间,由v=at可求得匀速运动的速度大小;
(2)明确正方向,由动能定理可求得平均作用力,再由牛顿第三定律可求得挖掘机对地面的压力.
解答:解:设匀加速运动时间为t,匀速运动时的速度为v,对挖掘机在空中的运动过程,由运动学的规律有:
v=at
s=
1
2
at2+at2
得:t=120s
v=
1
3
m/s;
(2)对挖掘机的着地过程,选择向上的方向为正方向,设地面对挖掘机的平均作用力为F;
由动量定理有:(F-mg)△t=mv
解得:F=3.52×105N
由牛顿第二定律得挖掘机对地面的平均作用力为:F′=F=3.52×105N;
答:(1)挖掘机匀速运动的速度为
1
3
m/s;
(2)挖掘机对地面的平均作用力为3.52×105N.
点评:本题考查动量定理、牛顿运动定律及运动学公式的应用,要注意不能忘掉牛顿第三定律的正确应用.
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