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=

GMm
R2

解得  g=

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 mgl(1-cosθ)=

1
2
mv2

在最低点,据牛顿第二定律,有

N-mg=m

v2
l
    

解得N=

GMm(3-2cosθ)
R2

答:(1)该星球表面附近的重力加速度g等于

GM
R2

(2)摆到最低点时踏板对人的支持力为

GMm(3-2cosθ)
R2

选择题
单项选择题