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  • 質(zhì)量為50kg的運(yùn)動員,在一座高橋上做“蹦極”運(yùn)動.他所用的彈性繩自由長度為12m,假設(shè)彈性繩中的彈力與彈性繩的伸長之間的關(guān)系遵循胡克定律,在整個運(yùn)動中彈性繩不超過彈性限度.運(yùn)

    質(zhì)量為50kg的運(yùn)動員,在一座高橋上做“蹦極”運(yùn)動.他所用的彈性繩自由長度為12m,假設(shè)彈性繩中的彈力與彈性繩的伸長之間的關(guān)系遵循胡克定律,在整個運(yùn)動中彈性繩不超過彈性限度.運(yùn)動員從橋面下落,能到達(dá)距橋面為40m的最低點(diǎn)D 處,運(yùn)動員下落速率v跟下落距離S 的關(guān)系如圖所示,運(yùn)動員在C 點(diǎn)時的速度最大.空氣阻力不計,重力加速度g取10m/s2.求:

    (1)彈性繩的勁度系數(shù)k.
    (2)運(yùn)動員到達(dá)D點(diǎn)時,彈性繩的彈性勢能Ep
    (3)運(yùn)動員到達(dá)D點(diǎn)時的加速度值a.
    物理人氣:875 ℃時間:2020-04-01 06:26:48
    優(yōu)質(zhì)解答
    (1)運(yùn)動員在C點(diǎn)受到的彈力與重力大小相等,合外力為0,加速度為0,所以速度最大.
    則k(LC-L0)=mg     
    代入數(shù)據(jù)得k=62.5N/m
    (2)運(yùn)動員到達(dá)D點(diǎn)的速率為0,在整個下落過程中減少的重力勢能全部轉(zhuǎn)化為彈簧增加的彈性勢能  EP=mgLD    
    代入數(shù)據(jù)得EP=2×104J
    (3)在D點(diǎn)彈簧的彈力F=k(LD-LO)    
    根據(jù)牛頓第二定律F-mg=ma   
    聯(lián)立解得a=25m/s2
    答:
    (1)彈性繩的勁度系數(shù)k是62.5N/m.
    (2)運(yùn)動員到達(dá)D點(diǎn)時,彈性繩的彈性勢能Ep是2×104J.
    (3)運(yùn)動員到達(dá)D點(diǎn)時的加速度值a是25m/s2
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