山地滑雪是人們喜愛的一項體育運動.一滑雪坡由AB和BC組成,AB是傾角為37°的斜坡,BC是半徑為R=5m的圓弧面,圓弧面和斜面相切于B,與水平面相切于C,如圖所示,AB豎直高度差h
l=8.8m,豎直臺階CD高度差為h
2=5m,臺階底端與傾角為37°斜坡DE相連.運動員連同滑雪裝備總質(zhì)量為80kg,從A點由靜止滑下通過C點后飛落到DE上(不計空氣阻力和軌道的摩擦阻力,g取10m/s
2,sin37°=0.6,cos37°=0.8).求:
(1)運動員到達C點的速度大?。?br>(2)運動員經(jīng)過C點時軌道受到的壓力大??;
(3)運動員在空中飛行的時間.
解(1)由A到C,對運動員由機械能守恒定律得:
根據(jù)機械能守恒定律有 mgh=
mv
C2 h=h
1+R(1-cosθ)
解得運動員到達C點的速度 v
C=
=14m/s; ①
(2)C處對運動員,由牛頓第二定律得:
N
C-mg=m
②
解得:N
C=3936N
(3)從C處平拋飛出,由平拋運動的規(guī)律得:
x=v
Ct
y=
gt
2tan37°=
解得:t=2.5s
答:(1)運動員到達C點的速度大小是14m/s;
(2)運動員經(jīng)過C點時軌道受到的壓力大小是3936N;
(3)運動員在空中飛行的時間是2.5s.