Question

举重运动是力量和技巧充分结合的体育项目.就“抓举”而言，其技术动作可分为预备、提杠铃、发力、下蹲支撑、起立、放下杠铃等六个步骤，如图9所示照片表示了其中的几个状态.现测得轮子在照片中的直径为1.0 cm，在照片上用尺量出从发力到支撑，杠铃上升的距离为1.3 cm.已知运动员所举杠铃的直径是45 cm、质量为150 kg,运动员从发力到支撑历时0.8 s，（1）试估算这个过程中杠铃向上运动的最大速度；（2）若将运动员发力时的作用力简化成恒力，则该恒力有多大？

图9

Answer 1

解析：(1)由题意知，杠铃实际发生的位移大小为h=1.3×45 cm=0.585 m.              ①

设杠铃向上运动的最大速度为v_m,若将杠铃的整个运动过程看作先匀加速后匀减速运动，则杠铃全程的平均速度=v_m.                                                   ②

h=v t                                                                       ③

得：v_m=m/s=1.5 m/s.                                             ④

(2)杠铃达最大速度后运动员可不再对杠铃施加作用力即可完成支撑状态，所以杠铃减速运动时间t₂==0.15 s                                                          ⑤

加速时间t₁=t-t₂=0.65 s,                                                        ⑥

加速过程加速度a₁==2.31 m/s²                                                                       ⑦

由牛顿第二定律得F-mg=ma₁,                                                   ⑧

所以F=mg+ma₁=1.8×10³ N.                                                     ⑨

答案：v_m=1.5 m/s,F=1.8×10³ N