秋千运动时的压力

来源:百度知道 编辑:UC知道 时间:2024/05/27 08:09:19
质量为25KG的小孩坐在秋千上,小孩离栓绳子的横梁2.5M.
如果秋千摆到最高点时,绳子与竖直方向夹角是60度,秋千摆
到最低点时,小孩对秋千的压力是多大?

解三角形得最高点距离横梁的竖直高度为2.5*sin30度=1.25米

那么最低点与最高点距离就是h=2.5-1.25=1.25米
最高点时:小孩静止,具有重力势能Ep=mgh=25kg*10N/kg*1.25m=312.5J
最低点:重力势能转化为动能Ek=Ep=312.5J=m*v*v/2
所以m*v*v=625
离心力F=m*v*v/r=625/2.5=250N
所以压力就是=G+F=250+250=500N

这题由能量守恒来做
假设最低点势能为零
最高点没有速度,只有势能
最低点速度为水平方向,只有动能.
由题意秋千摆到最高点时,绳子与竖直方向夹角是60度可知在最高点时,秋千到最低点的高度为2.5/2m
所以最高点的势能位mgh=25*10*2.5/2=25*25/2
当秋千到最低点时 忽略能量损失,则势能全部转换为动能,
即25*25/2=(mv^2)/2
得v=5m/s
又,在最低点可以看成是速度是5m/s圆周运动
根据公式向心力F=mv^2/r(r为圆周运动半径即2.5)
所以F=25*5^2/2.5=250N
说明小孩在最低点受到的向心力为250N
再根据作用力与反作用力可知小孩对秋千的压力也是250N

当位于最高点时,速度为零,所以1/2mv*v=mgh,当位于最低点时,F-mg=(mv*v)/R
,h=R-1/2R,所以F=2mg=50N

先根据能量守恒定律算出小孩在最底点的速度为5m/s,在由F=mv^2/r算出向心力为250N,最后别忘了考虑重力,所以最后的答案为500N。