Question

（2011?西乡县模拟）在一种体验强烈失重、超重感觉的娱乐设施中，用电梯把乘有十多人的充分座舱，送到76m高的地方，让座舱自由落下，当落到离地面28m时制动系统开始启动，座舱匀减速运动到地面时刚好停止．若某人手中托着质量为5kg的铅球进行这个游戏，g取10m/s²，问：
（1）当座舱落到离地面高度为40m的位置时，铅球对手的作用力多大？
（2）当座舱落到离地面高度为15m的位置时，手要用多大的力才能把铅球托住？

Answer 1

分析：（1）当座舱落到离地面高度为40m的位置时，处于完全失重状态，故球对手的压力为零；
（2）座舱先自由落体，然后匀加速，对自由落体运动过程运用速度位移公式得到末速度v，再对减速下降过程运用速度位移公式，得出加速度，最后对小球受力分析，运用牛顿第二定律列式求解．

解答：解：（1）当座舱落到离地面高度为40m的位置时，处于完全失重状态；
故球对手的压力为零
（2）座舱自由落体过程，有
v²=2g（H-h）     ①
座舱匀减速运动到地面过程，根据速度位移公式，有
v²=2ah           ②
由①②解得
a=

120

7

m/s2
当座舱落到离地面高度为15m的位置时，铅球处于超重状态，有
F-mg=ma
解得
F=m（g+a）=5×(10+

120

7

)≈135.7N
即手要用135.7N的力才能把铅球托住．

点评：本题关键把座舱的运动情况分析清楚，求出减速的加速度，再对铅球受力分析，根据牛顿第二定律列式求出手对铅球的托力．