Question

【題目】在某娛樂(lè)節(jié)目中，有一個(gè)關(guān)口是跑步跨欄機(jī)，它的設(shè)置是讓選手通過(guò)一段平臺(tái)，再?zèng)_上反向運(yùn)行的跑步機(jī)皮帶并通過(guò)跨欄，沖到這一關(guān)的終點(diǎn)。現(xiàn)有一套跑步跨欄裝置(如圖)，平臺(tái)長(zhǎng)L1＝4 m，跑步機(jī)皮帶長(zhǎng)L2＝32 m，跑步機(jī)上方設(shè)置了一個(gè)跨欄(不隨皮帶移動(dòng))，跨欄到平臺(tái)末端的水平距離L3＝10 m，且皮帶以v0＝1 m/s的恒定速率運(yùn)動(dòng)。一位挑戰(zhàn)者在平臺(tái)起點(diǎn)從靜止開(kāi)始以a1＝2 m/s2的加速度通過(guò)平臺(tái)沖上跑步機(jī)，之后以a2＝1 m/s2的加速度在跑步機(jī)上往前沖，在跨欄時(shí)不慎跌倒，經(jīng)過(guò)2 s爬起(假設(shè)從摔倒至爬起的過(guò)程中挑戰(zhàn)者與皮帶始終相對(duì)靜止)，然后又保持原來(lái)的加速度a2在跑步機(jī)上順利通過(guò)剩余的路程，求挑戰(zhàn)者全程所用的時(shí)間。

Answer 1

【答案】14s

【解析】試題分析：觀眾勻加速通過(guò)平臺(tái)：L1=a1t12

通過(guò)平臺(tái)的時(shí)間：

沖上跑步機(jī)的初速度：v1=a1t1=2×2=4m/s

沖上跑步機(jī)至第一個(gè)跨欄：L3=v1t2+a2t22

代入數(shù)據(jù)解得：t2=2s

第一次摔倒至爬起隨跑步機(jī)移動(dòng)距離：x=v0t=1×2m=2m

第一次爬起向左減速過(guò)程：v0=a2t3

解得：t3=1s

位移：x1=v0t3-a2t32=1×1-×1×1=0．5m

向右加速?zèng)_刺過(guò)程：x+x1+L2-L3=a2t42

解得：t4=7s

故觀眾通過(guò)跑步機(jī)跨欄裝置所需的總時(shí)間為：t總=t1+t2+t+t3+t4=2+2+2+1+7=14s