在2008年北京残奥会开幕式上,运动员手拉绳索向上攀登,最终点燃了主火炬.为了探究上升过程中运动员与绳索和吊椅间的作用,可将过程简化为:一根不可伸缩的轻绳跨过轻质的定滑轮,

问题描述:

在2008年北京残奥会开幕式上,运动员手拉绳索向上攀登,最终点燃了主火炬.为了探究上升过程中运动员与绳索和吊椅间的作用,可将过程简化为:一根不可伸缩的轻绳跨过轻质的定滑轮,一端挂一吊椅,另一端被坐在吊椅上的运动员拉住,如图所示.设运动员的质量为70kg,吊椅的质量为10kg,不计定滑轮与绳子间的摩擦.(g取10m/s2

(1)当运动员匀速上升时,求运动员对吊椅的压力;
(2)当运动员与吊椅一起以加速度a=1m/s2加速上升时,求运动员对吊椅的压力.

(1)设运动员拉力为F,
2F=(M+m)g,解得F=

(M+m)g
2
=
(70+10)×10
2
=400N.
运动员对吊椅的压力:N=Mg-F=300N;
(2)设运动员拉力为F′,压力为FN
对整体运用牛顿第二定律得,2F′-(M+m)g=(M+m)a,
代入数据解得:F′=440N,
对运动员分析,根据牛顿第二定律得,F′+FN-Mg=Ma,
代入数据解得FN=330N.
则运动员对吊椅的压力为330N.
答:(1)运动员对吊椅的压力为300N.(2)运动员竖直向下拉绳的力为440N,运动员对吊椅的压力为330N.