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16.电梯的地板上有一个物体,它对地板的压力随时间变化的图象如图所示,电梯从静止开始运动,到16s后停了下来,试分析电梯的运动情况,并计算出16s内电梯运动的位移.(g 取 10m/s2

分析 由图能读出物体对地板压力与重力的关系,分析物体处于超重还是失重状态,从而分析其运动情况.
根据牛顿第二定律求出各段时间内的加速度,据运动学公式分别求出0~4s内、4~12s内、12~16s内的位移,从而得出16s内运动的位移.

解答 解:由图知物体的重力为G=2N,由G=mg得 m=0.2kg
则在0~4s内压力小于重力,物体处于失重状态,由于物体从静止开始运动的,所以在0~4s内向下做匀加速运动;
4~12s内压力等于重力,物体向下做匀速直线运动;12~16s内压力大于重力,物体向下做匀减速运动;16s后物体停止运动.
在0-4s内,加速度为:a1=$\frac{mg-F}{m}$=$\frac{2-1.8}{0.2}$=1m/s2
位移 ${x}_{1}=\frac{1}{2}{a}_{1}{t}_{2}^{2}$=$\frac{1}{2}×1×{4}^{2}$=8m
4s末的速度为:v1=a1t1=1×4m/s=4m/s.
4-12s内的位移为:x2=v1t2=4×8m=32m.
12-16s内,加速度大小为:a3=$\frac{F′-mg}{m}$=$\frac{2.2-2}{0.2}$=1m/s2
位移为:x3=v1t3$-\frac{1}{2}{a}_{3}{t}_{3}^{2}$=4×4-$\frac{1}{2}$×1×42=8m
所以物体在0~16s内的位移为:x=x1+x2+x3=48m
答:16s内电梯运动的位移是48m.

点评 加速度是联系力学和运动学的桥梁,通过加速度,可以根据力求运动,也可以根据运动求力.

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