点是人静止时悬吊着的平衡位置,c点是人所到达的最低点,普通人超
重达到重力3倍时,便会感到呼吸困难.不计空气阻力,已知弹性绳的
劲度系数k=600 N/m(弹性绳的弹力F与其形变量x的关系遵从胡克定律F=kx),设人重为
600 N,人从P点下落到最低点c的过程中:
(1)分析人在运动过程中的超重、失重情况;
(2)ac的最大长度不得超过多少?
解答:(1)判断人处于超重状态还是失重状态,只要看人的加速度方向(图5-4-2):在Pa
段人做自由落体运动,加速度是重力加速度g,人处于完全失重状态,从a到b过程中,人所受的重力总大于弹性绳的弹力,合力方向向下,加速度方向向下,但小于g,人处于失重状态,在b点,人所受重力大小等于弹性绳弹力,加速度为零,从b到c,人所受重力小于弹力,合力方向向上,加速度方向向上,处于超重状态.
(2)当弹性绳伸长至c点,伸长量为x,物体处于最大超重状态,由题意得弹力不得超过
3倍的重力,即kx=3mg,故ac的最大长度为:
点拨:判断超重和失重状态,确定加速度方向是关键.
【例4】 某人在一以2.5 m/s2的加速度匀加速下降的电梯里最多能举起80 kg的物体,
那么此人在地面上最多能举起多少千克的物体?若此人在一竖直运动的电梯里最多能举起40 kg的物体,则此电梯运动的加速度是多少?(g取10 m/s2,提示:人在任何情况下最大的举力是一定的)
解析:以被举起的m1=80 kg的物体为研究对象,有m1g-F=m1a1.
则人的最大举力F=m1g-m1a1=80×(10-2.5)N=600 N.
在地面上被举物体的重量
若此人只能举起m3=40 kg的物体,则有F-m3g=m3a2.
得电梯运动的加速度,方向竖直向上.
即若最多能举起40 kg的物体,则此电梯加速度大小为5 m/s2,方向竖直向上.
答案:60 kg 5 m/s2,方向竖直向上
点拨:对于超重与失重问题,关键是根据牛顿第二定律求出其加速度.
高考题型参考
【例5】 (2007·海南)游乐园中,游客乘坐能加速或减速运动的升降机,可以体会超