(2011年广东惠州调研)有一种大型游戏机叫“跳楼机”,参加游戏的游客被安全带固定在座椅上,由电动机将座椅沿光滑的竖直轨道提升到离地面40 m高处,然后由静止释放.可以认为座椅沿轨道做自由落体运动2 s后,开始受到恒定阻力而立即做匀减速运动,且下落到离地面4 m高处时速度刚好减小到零.然后再让座椅以相当缓慢的速度稳稳下落,将游客送回地面.(取g=10 m/s2)求:
(1)座椅在自由下落结束时刻的速度是多大?
(2)座椅在匀减速阶段的时间是多少?
(3)在匀减速阶段,座椅对游客的作用力大小是游客体重的多少倍?
(1)20 m/s (2)1.6 s (3)2.25
(1)设座椅在自由下落结束时刻的速度为v,
由v=gt1 得:v=20 m/s.
(2)设座椅自由下落和匀减速运动的总高度为h,总时间为t,则h=40-4=36(m)
由h=t 得:t=3.6 s
设座椅匀减速运动的时间为t2,则t2=t-t1=1.6 s.
(3)设座椅匀减速阶段的加速度大小为a,座椅对游客的作用力大小为F,由v=at2,得a=12.5 m/s2
由牛顿第二定律得:F-mg=ma
所以=2.25.