問題詳情:
小明用枱秤研究人在升降電梯中的超重與失重現象。他在地面上用枱秤稱得其體重為500 N,再將枱秤移至電梯內稱其體重,電梯從t=0時由靜止開始運動到t=11 s時停止,得到枱秤的示數F隨時間t變化的圖象如圖所示,取g=10 m/s2。求:
(1)小明在0~2 s內的加速度大小a1,並判斷在這段時間內小明處於超重還是失重狀態;
(2)在10~11 s內,枱秤的示數F3;
(3)小明運動的總位移x。
【回答】
解析:(1)由圖象可知,在0~2 s內,枱秤對小明的支持力F1=450 N
由牛頓第二定律有mg-F1=ma1
解得a1=1 m/s2
加速度方向豎直向下,故小明處於失重狀態。
(2)設在10~11 s內小明的加速度為a3,時間為t3,
0~2 s的時間為t1,則a1t1=a3t3
解得a3=2 m/s2,
由牛頓第二定律有F3-mg=ma3,
解得F3=600 N。
(3)0~2 s內位移x1=a1t=2 m
2~10 s內位移x2=a1t1t2=16 m
10~11 s內位移x3=a3t=1 m
小明運動的總位移x=x1+x2+x3=19 m。
*:(1)1 m/s2 失重狀態 (2)600 N (3)19 m
知識點:超重和失重
題型:計算題