问题 计算题

在游乐节目中,选手需要于借助悬挂在高处的绳飞越到水面的浮台上,小舒和小程观看后对此进行了讨论。如图所示,他们将选手简化为质量m=60kg的质点,选手抓住绳由静止开始摆动,此时绳与竖直方向夹角=53,绳的悬挂点O距水面的高度为H=3m。(不考虑空气阻力和绳的质量,浮台露出水面的高度不计,水足够深。取重力加速度

(1) 求选手摆到最低点时对绳拉力的大小F;

(2) 若绳长l=2m,选手摆到最高点时松手落入手中。设水对选手的平均浮力,平均阻力,求选手落入水中的深度;

(3)若选手摆到最低点时松手,小舒认为绳越长,在浮台上的落点距岸边越远;小程认为绳越短,落点距岸边越远,请通过推算说明你的观点。

答案

解:(1)机械能守恒 

圆周运动F′-mg=m

解得 F′=(3-2cosa)mg 人对绳的拉力F=F′

则 F=1080N

(2)动能定理mg(H-lcosa+d)-(f1+f2)d=0

则d=

解得d=1.2m。

(3)选手从最低点开始做平抛运动x=vt

H-l=

联立解得

时,x有最大值,解得l=1.5m。

因此,两人的看法均不正确。当绳长越接近1.5m时,落点距岸边越远。

单项选择题
问答题 论述题