北京奧運(yùn)會(huì)的開閉幕式給我們留下了深刻的印象.在閉幕式演出中出現(xiàn)了一種新型彈跳鞋叫彈跳蹺,主要是由后面的彈簧(弓)和鋁件組成.綁在腳上,能夠一步行走二到三米的距離,彈跳高度達(dá)到一至兩米,是青年中新興的一種體育運(yùn)動(dòng).一名質(zhì)量m=60kg的學(xué)生穿著這種鞋從距地面H=1.8m高處由靜止落下,與水平地面撞擊后反彈上升的最大高度h=1.25m,從開始下落到彈跳至h高處經(jīng)歷的時(shí)間t=2.1s.忽略空氣阻力,重力加速度g=10m/s2,求:
(1)學(xué)生與地面撞擊過(guò)程中損失的機(jī)械能;
(2)學(xué)生對(duì)地面的平均撞擊力.
(1)從距地面H=1.8m高處由靜止落下,則碰撞前學(xué)生具有的機(jī)械能為:mgH=60×10×1.8=1080J
與水平地面撞擊后反彈上升的最大高度h=1.25m,則碰撞后學(xué)生的具有的機(jī)械能為:mgh=60×10×1.25=750J
則損失的機(jī)械能為:△E=1080J-750J=330J;
(2)碰撞前的速度v
1=
=
=6m/s
碰撞后的速度v
2=
=
=5m/s
下落過(guò)程H=
gt
12得:t
1=
=0.6s
上升過(guò)程h=
gt
22得:t
2=
=0.5s
則與地面作用的時(shí)間△t=2.1-0.6-0.5=1s
根據(jù)動(dòng)量定理:(F-mg)△t=m?△v
得:F=60×
+600=1260N
答:(1)學(xué)生與地面撞擊過(guò)程中損失的機(jī)械能為330J;(2)學(xué)生對(duì)地面的平均撞擊力為1260N.