题目内容

有一个推矿泉水瓶的游戏节目,规则是:选手们从起点开始用力推瓶一段时间后,放手让瓶向前滑动,若瓶最后停在桌上有效区域内,视为成功;若瓶最后未停在桌上有效区域内或在滑行过程中倒下,均视为失败。其简化模型如图所示,AC为水平桌面,选手们可将瓶子放在A点,从A点开始用一恒定不变的水平推力推瓶,BC为有效区域。已知AB长度为L1=4 m,BC长度为L2 =1m,瓶子质量为m=l kg,瓶子与桌面间的动摩擦因数为μ=0.5。某选手作用在瓶子上的水平推力F=10 N,瓶子沿AC做直线运动(g取10m/s2),假设瓶子可视为质点,那么该选手要想在游戏中获得成功,试问:推力作用在瓶子上的时间最长不得超过多少?

游戏要想获得成功,瓶滑到C点速度恰好为0,推力作用时间最长。

设最长作用时间为t1,有推力作用时瓶的加速度为a1t1时刻瓶的速度为v,推力

停止后加速度为a2

由牛顿第二定律得:           (2分)

           (2分)

加速运动过程中的位移:             (2分)

减速运动过程中的位移:             (2分)

位移关系满足:                  (2分)

                       (1分)

解得 t1=1 s                                  (2分)

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