(12分)广州亚运会开幕式文艺表演最震撼人心的节目当数《白云之帆》篇章,是由地面上近1400人用绳索拉着的180名演员上演着“空中飞人”。九分钟的时间里,180名塔沟武校的武林小子在帆屏上时而俯冲而下,时而攀沿升空,演绎了一场世所罕见的惊险、刺激却又浪漫、温馨的节目。现在把他们某次训练过程中的情节简化成如下模型:如图所示,地面上的人通过定滑轮用轻绳将质量m=60kg的演员从静止竖直向上拉高24m,用时t=6s,演员在竖直方向上先做匀加速直线运动,再做匀减速直线运动后静止在高空。其加速和减速过程中的加速度之比为1:5,忽略滑轮、绳子的质量和滑轮与轴之间的摩擦力。求演员在匀加速上升过程中绳子对地面上的人的拉力为多少?(g=10m/s2)
696N
设演员最大速度为,加速时加速度为
,时间为
,减速时加速度为
,时间为
,加速时绳子拉力为
,总竖直上升的高度为
。
根据运动学公式,有:
(2分)
(2分)
(2分)
(2分)
对演员在匀加速上升过程中,根据牛顿第二定律,得:
(2分)
联立以上各式,代入数值解得: (1分)
根据牛顿第三定律,得:绳子对地面上的人的拉力为696N (1分)
本题考查牛顿第二定律的应用,由运动学公式v=at和s=vt可求得加速度大小,再以演员为研究对象应用牛顿第二定律列式求解