题目内容

在游乐场,有一种大型游乐设施跳楼机,如图所示,参加游戏的游客被安全带固定在座椅上,提升到离地最大高度64m处,然后由静止释放,开始下落过程可认为自由落体运动,然后受到一恒定阻力而做匀减速运动,且下落到离地面4m高处速度恰好减为零。已知游客和座椅总质量为1500kg,下落过程中最大速度为20m/s,重力加速度g=10m/s2。求:

(1)游客下落过程的总时间;(2)恒定阻力的大小。

解:设下落过程中最大速度为v,自由落体的高度为h1,

则:  (1分) 

   (1分)  

解得:t1=2s    (1分)

设匀减速的高度为h2,加速度大小为a,

则:  

 

下落的总距离h=h1+h2=64m-4m=60m (1分)

联立解得:a=5m/s2  t2=4s (1分)

游客下落过程的总时间为t=t1+t2=6s   (1分)

(2)匀减速过程中:设阻力为f,由牛顿第二定律得:f-mg=ma (2分)

已知m=1500kg,可得f=22500N (1分)

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