Question

【題目】如圖所示，是游樂場的一項娛樂設備，它的基本原理是將巨型娛樂器械由升降機送到離地面75m的高處，然后讓座艙自由落下。落到離地面30m高時，制動系統開始啟動，使座艙均勻減速，到達地面時剛好停下。在一次娛樂中，某同學把質量m=6kg的書包放在自己的腿上，(取g=10m/s2，不計一切阻力)。試求:

(1) 此過程中的最大速度的大小；

(2) 當座艙落到離地面50m的位置時，書包對該同學腿部的壓力的大小:

(3) 當座艙落到離地面20m的位置時，書包對該同學腿部的壓力的大小。

Answer 1

【答案】(1)30m/s(2)0(3) 150N

【解析】

(1)由題意可知先自由下降h=75-30m=45m

由

有

v=30m/s

(2)離地面50m時，座艙自由下落，處于完全失重狀態， 所以書包對該同學腿部的壓力為零；

(3)設座艙開始制動時的速度為v，制動過程中的加速度大小為a， 書包受到腿的支持力為FN

由此得:

a=15m/s2

根據牛頓第二定律:

得:

根據牛頓第三定律，書包對該同學腿部壓力大小為150N