问题 计算题

蹦床是运动员在一张绷紧的弹性网上蹦跳、翻滚并做各种空中动作的运动项目(如图)。2012年8月3日在伦敦奥运会上,我国运动员董栋勇夺金牌。假设一个质量为60kg的运动员,从离水平网面3.2m高处自由下落,着网后沿竖直方向蹦回离水平网面5.0m高处。已知运动员与网接触的时间为1.2s。求这段时间内网对运动员的平均作用力是多大?(g取10m/s2)

答案

1.5×103N,方向竖直向上。

题目分析:方法(一):运动员刚接触网时速度的大小:

v1m /s=8m/s,方向向下

刚离网时速度的大小:

v2m/s=10m/s,方向向上

运动员与网接触的过程,设网对运动员的作用力为F,对运动员由动量定理, (以向上为正方向)有:

(Fmgtmv2mv1

解得FmgN+60×10N=1.5×103N,方向竖直向上。

方法 (二): 此题也可以对运动员下降、与网接触、上升的全过程应用动量定理:

从3.2m高处自由下落的时间为:

t1s=0.8s

运动员弹回到5.0m高处所用的时间为:

t2s=1s

整个过程中运动员始终受重力作用,仅在与网接触的t3=1.2s的时间内受到网对他向上的弹力FN的作用,对全过程应用动量定理,有FNt3mg(t1t2t3)=0

FNmg×60×10N=1.5×103N,方向竖直向上。

点评:要学会建立物理模型,题中的运动员可以看成是质点,抓住加速度是联系力和运动的桥梁,通过自由落体的基本公式和牛顿第二定律求解相关问题,难度适中.

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