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排球运动是一项同学们喜欢的体育运动.为了了解排球的某些性能,某同学让排球从距地面高h1=1.8m处自由落

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解决时间 2021-02-23 16:56
排球运动是一项同学们喜欢的体育运动.为了了解排球的某些性能,某同学让排球从距地面高h1=1.8m处自由落下,测出该排球从开始下落到第一次反弹到最高点所用时间为t=1.3s,第一次反弹的高度为h2=1.25m.已知排球的质量为m=0.4kg,g取10m/s2,不计空气阻力.求:①排球与地面的作用时间.②排球对地面的平均作用力的大小.
最佳答案
①设排球第一次落至地面经历的时间为t1,第一次离开地面至反弹到最高点经历的时间为t2,
则有h1=
1
2 gt12,
1
2 h2=gt22
解得t1=0.6s,t2=0.5s
所以,排球与地面的作用时间为t3=t-t1-t2=0.2s
②设排球第一次落地时的速度大小为v1,第一次反弹离开地面时的速度大小为v2,
有v1=gt1=6m/s,v2=gt2=5m/s
设地面对排球的平均作用力为F,选排球为研究对象,以向上的方向为正方向,则在它与地面碰撞的过程中,由动量定理有
(F-mg)t3=mv2-m(-v1)
代入数据解得F=26N
根据牛顿第三定律,排球对地面的平均作用力F′=26N
答:①排球与地面的作用时间0.2s.
②排球对地面的平均作用力的大小26N.
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