题目内容

11.美国新泽西州六旗大冒险主题公园内的跳楼机为世界上最高的跳楼机.它能让人们体验到短暂的“完全失重”.参加体验的游客被安全带固定在座椅上,电动机将座椅沿光滑的竖直轨道提升到离地面130m高处由静止释放,人与座椅沿轨道先做自由落体运动,接着做匀减速运动,在下落到离地面9m高处时速度刚好减小到零,整个过程历时6.5s.最后将游客安全地送回地面.(已知人的质量为60kg,g取10m/s2)求:
(1)整个过程人和座椅的最大速度;
(2)人与座椅做自由下落的时间;
(3)在匀减速阶段,座椅对游客的作用力大小.

分析 (1)根据匀变速直线运动平均速度公式公式列式求解即可;
(2)根据速度时间公式列式求解即可;
(3)对匀减速下降过程,运用牛顿第二定律列式计算即可.

解答 解:(1)设座椅在自由下落结束时刻的速度为v,此速度为下落过程的最大速度,为匀减速的初速度,根据平均速度公式知
H=$\frac{v}{2}t$
v=$\frac{2H}{t}$=$\frac{2×130}{6.5}$=40m/s
(2)由v=gt1   
 得:t1=$\frac{40}{10}$=4.0s   
(3)设座椅在匀减速阶段的加速度大小为a,座椅对游客的作用力大小为F
由v-at2=0,解得a=$\frac{40}{6.5-4}$=16m/s2    
由牛顿第二定律:F-mg=ma    
解得:F=m(g+a)=26×60N=1560N
答:(1)整个过程人和座椅的最大速度为40m/s;
(2)人与座椅做自由下落的时间为4s;
(3)在匀减速阶段,座椅对游客的作用力大小为1560N.

点评 本题关键分析求出乘客的运动情况,然后根据运动学公式求解出加速度,再根据牛顿第二定律列式计算.

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