竖直运行的升降机地板上有一个质量为100kg的物体,它对地板的压力随时间变化的图像如图所示。若升降机从静止开始向上运动,g取10m/s2,求8s内升降机上升的高度?
解:取升降机地板上的物体为研究对象,物体受力情况如图所示。
取向上为正方向。由牛顿第三定律可知,物体对地面的压力等于地面对物体的支持力,即F=FN。
在0~2s内,FN1=F1>mg,物体所受合外力竖直向上,所以物体向上做匀加速直线运动。
由牛顿第二定律得 ①
②
所以物体的位移
物体2s末的速度 ③
在2~6s内,FN2=mg,物体所受合外力为零,所以物体向上做匀速直线运动,
则物体的位移 ④
在6~8s内,FN3<mg
物体所受合外力方向竖直向下,所以物体向上做匀减速直线运动,初速度为。
由牛顿第二定律 ⑤
所以物体的位移
⑥
所整个过程中物体位移
⑦