18.在游乐场中,有一种大型游戏机叫“跳楼机”.参加游戏的游客被安全带固定在座椅上,由电动机将座椅沿光滑的竖直轨道提升到离地面40 m高处,然后由静止释放.为研究方便,可以认为座椅沿轨道自由下落1.2 s后,开始受到压缩空气提供的恒定阻力而立即做匀减速运动,且下落到离地面4.0 m高处时速度刚好减小到零.然后再让座椅缓慢下落,将游客送回地面.取g=10 m/s2.则:
(1)座椅自由下落的高度是多少?座椅在自由下落结束时刻的速度是多大?
(2)在匀减速阶段,座椅对游客的作用力大小是游客体重的多少倍?
答案:(1)7.2 m 12 m/s (2)1.25倍
解析:(1)设座椅沿轨道自由下落的高度为h,自由落体结束时的速度为v
h=7.2 m v=gt=12 m/s.
(2)设在匀减速阶段,座椅对游客的作用力大小为FN,匀减速运动的位移为s,加速度为a,s=40-h-4=(40-7.2-4) m=28.8 m
由公式v12-v02=2as,有a=2.5 m/s2,加速度的方向竖直向上
由牛顿第二定律,有FN-mg=ma
代入数值,得FN /mg=1.25.
题目中开始受到压缩空气提供的恒定阻力而立即做匀减速运动,但后面却只算支持力和重力的由牛顿第二定律,有FN-mg=ma,题目都写了“受到压缩空气提供的恒定阻力”,可为什么公式里却没算这阻力? 求助啊!