問題詳情:
某大型遊樂場內,有一種能使人體驗超重、失重感覺的大型*設施。該設施用電梯將乘坐有十多人的座艙懸停在幾十米的高空處,然後讓座艙從高空自由落下(此時座艙受到的阻力極小,可忽略),當落至一定位置時,良好的制動系統開始工作,使座艙落至地面時剛好停止。假設座艙開始下落時的高度為80m,當下落至距地面30m時,開始對座艙進行制動,並認為座艙的制動過程是勻減速運動。
(1)當座艙從開始下落了20m時,質量是60kg的人對座艙的壓力為多大?試説明理由。
(2)當座艙下落到距離地面10m位置時,人對座艙的壓力與人所受到的重力之比是多少?(g取10m/s2)
【回答】
【解題指南】首先分清座艙有兩個不同的運動過程,然後分別用動力學知識列方程分析,最後把公式靈活聯立計算求出結果。
【解析】設座艙距地面30m時速度為v,h1=50m,h2=30m。
(1)開始自由下落過程人和座艙只受重力,此時a=g
由牛頓第二定律得mg-=ma,則=0,此時人處於完全失重狀態。
(2)開始自由下落的階段,由運動學公式得v2=2gh1 ①
制動減速階段人的受力如圖所示,由運動學公式得
v2=2a'h2 ②
由牛頓第二定律得-mg=ma' ③
由①②得a'=g ④
由③④得=mg
根據牛頓第三定律,人對座艙的壓力'=,
則=
*:(1)0,人處於完全失重狀態 (2)8∶3
知識點:超重和失重
題型:計算題