Question

【题目】我国将于2022年举办冬奥会，跳台滑雪是其中最具观赏性的项目之一。如图所示，质量m=60 kg的运动员从长直助滑道AB的A处由静止开始以加速度a=3.6 m/s2匀加速滑下，到达助滑道末端B时速度vB=24 m/s，A与B的竖直高度差H=48 m。为了改变运动员的运动方向，在助滑道与起跳台之间用一段弯曲滑道衔接，其中最低点C处附近是一段以O为圆心的圆弧。助滑道末端B与滑道最低点C的高度差h=5 m，运动员在B、C间运动时阻力做功W=–1 530 J，取g=10 m/s2。

（1）求运动员在AB段下滑时受到阻力Ff的大小；

（2）若运动员能够承受的最大压力为其所受重力的6倍，则C点所在圆弧的半径R至少应为多大。

Answer 1

【答案】（1）144 N （2）12.5 m

【解析】（1）运动员在AB上做初速度为零的匀加速运动，设AB的长度为x，则有=2ax①

由牛顿第二定律有 mg–Ff=ma②

联立①②式，代入数据解得Ff=144 N③

（2）设运动员到达C点时的速度为vC，在由B到达C的过程中，由动能定理有

mgh+W=m–m④

设运动员在C点所受的支持力为FN，由牛顿第二定律有FN–mg=⑤

由运动员能够承受的最大压力为其所受重力的6倍，联立④⑤式，代入数据解得R=12.5 m⑥