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动画片《熊出没》中有这样一个情节:某天熊大和熊二中了光头强设计的陷阱,被挂在了树上(如图甲),聪明的熊大想出了一个办法,让自己和熊二荡起来使绳断裂从而得救,其过程可简
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动画片《熊出没》中有这样一个情节:某天熊大和熊二中了光头强设计的陷阱,被挂在了树上(如图甲),聪明的熊大想出了一个办法,让自己和熊二荡起来使绳断裂从而得救,其过程可简化如图乙所示,设悬点为0,离地高度为H=6m,两熊可视为质点且总质量m=500kg,重心为A,荡下过程重心到悬点的距离L=2m且保持不变,绳子能承受的最大张力为T=104N,光头强(可视为质点)位于距离0点水平距离s=5m的B点处,不计一切阻力,重力加速度g=10m/s2.
![作业帮](http://img.zuoyebang.cc/zyb_4b831f87c0b99f5d5d0fd0fc4040d6b9.jpg)
(1)熊大和熊二为了解救自己,荡至最高点时绳与竖直方向的夹角α至少为多大?
(2)设熊大和熊二刚好在向右摆到最低点时绳子断裂,则他们的落地点离光头强的距离为多少?
(3)如果重心A到0的距离;可以改变,且两熊向右摆到最低点时绳子恰好断裂,有无可能在落地时砸中光头强?请通过计算说明.
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(1)熊大和熊二为了解救自己,荡至最高点时绳与竖直方向的夹角α至少为多大?
(2)设熊大和熊二刚好在向右摆到最低点时绳子断裂,则他们的落地点离光头强的距离为多少?
(3)如果重心A到0的距离;可以改变,且两熊向右摆到最低点时绳子恰好断裂,有无可能在落地时砸中光头强?请通过计算说明.
▼优质解答
答案和解析
(1)在最低点,根据牛顿第二定律有:T-mg=m
由机械能守恒定律得:mgl(1-cosα)=
mv2
联立并代入数据得:α=60°
(2)由平抛运动的规律得:(H-l)=
gt2
水平位移为:x=vt
落地点距离光头强的距离 d=s-x
联立解得:d=1m
(3)仍在最低点使绳子断裂,则可知摆角仍为60°,令现摆长为l′,则平抛速度为:
v=
=
平抛时间:t=
则平抛距离为:x=vt=
由数学知识可知有:l′=
=3m时 xm=3
m<s
故没有可能砸到光头强.
答:
(1)熊大和熊二为了解救自己,荡至最高点时绳与竖直方向的夹角α至少为60°;
(2)设熊大和熊二刚好在向右摆到最低点时绳子断裂,则他们的落地点离光头强的距离为1m;
(3)如果重心A到0的距离;可以改变,且两熊向右摆到最低点时绳子恰好断裂,不可能在落地时砸中光头强.
v2 |
l |
由机械能守恒定律得:mgl(1-cosα)=
1 |
2 |
联立并代入数据得:α=60°
(2)由平抛运动的规律得:(H-l)=
1 |
2 |
水平位移为:x=vt
落地点距离光头强的距离 d=s-x
联立解得:d=1m
(3)仍在最低点使绳子断裂,则可知摆角仍为60°,令现摆长为l′,则平抛速度为:
v=
2gl′(1-cos60°) |
gl′ |
平抛时间:t=
|
则平抛距离为:x=vt=
2l′(H-l′) |
由数学知识可知有:l′=
H |
2 |
2 |
故没有可能砸到光头强.
答:
(1)熊大和熊二为了解救自己,荡至最高点时绳与竖直方向的夹角α至少为60°;
(2)设熊大和熊二刚好在向右摆到最低点时绳子断裂,则他们的落地点离光头强的距离为1m;
(3)如果重心A到0的距离;可以改变,且两熊向右摆到最低点时绳子恰好断裂,不可能在落地时砸中光头强.
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