问题
问答题
荡秋千是大家喜爱的一项体育活动.随着科技的迅速发展,将来的某一天,同学们也许会在其它是星球上享受荡秋千的乐趣.假设你所在某星球的质量是M,半径为R,C万有引力常量为G;秋千质量不计,摆动过程中阻力不计,摆角小于90°,人的质量为m,那么:
(1)该星球表面附近的重力加速度g星等于多少?
(2)若最大摆角为θ,求摆到最低点时踏板对人的支持力?
答案
(1)据在星球表面附近的重力等于万有引力,有mg星=GMm R2
解得 g星=GM R2
(2)摆动到最低点时,人对秋千踏板的压力最大.
由最高点运动到最低点时,据机械能守恒有 mg星l(1-cosθ)=
mv21 2
在最低点,据牛顿第二定律,有
N-mg星=mv2 l
解得N=GMm(3-2cosθ) R2
答:(1)该星球表面附近的重力加速度g星等于
;GM R2
(2)摆到最低点时踏板对人的支持力为
.GMm(3-2cosθ) R2