最初人直立站在踏板上,位置为A,绳与竖直方向成θ角,人的重心到悬点O的距离为L1;从A点向最低点B运动的过程中,人由竖直状态自然下蹲,在B点人的重心到悬点O的距离为L2;在最低点出,人突然有下蹲变为直立状态(人的重心到悬点的距离恢复为L1)
最初人直立站在踏板上,位置为A,绳与竖直方向成θ角,人的重心到悬点O的距离为L1;从A点向最低点B运动的过程中,人由竖直状态自然下蹲,在B点人的重心到悬点O的距离为L2;在最低点出,人突然有下蹲变为直立状态(人的重心到悬点的距离恢复为L1)且保持该状态到最高点C.踏板和绳的质量不计,空气阻力不计.
求:人到达最高点C事,绳与竖直方向的夹角α为多大?
α=arcos(1+cosθ-L2/L1)
还是B.α=arcos(1+cosθ-2L2/L1)
如果是A请说明一下怎么算的
如果是B不用说明
人从 A-B点的自然下蹲过程中机械能守恒,人在最低点处,突然由下蹲变成直立状态,人的内力做功,使人的机械能增加mg(L2-L1) ,之后,人从b点的上摆过程中机械能守恒,所以整个过程有mg(L2-L1)=mgL1(cosθ-cosα)
得α=arcos(1+cosθ-L2/L1)
选A
欢迎追问~谢谢你!不过还是有一点点困惑,就是“人从 A-B点的自然下蹲过程中机械能守恒”,我一开始觉得机械能也是守恒的,但是人做的并不是圆周运动,而是相对于绳产生了一段向外的位移。就是以人和踏板为研究对象(题中说了踏板质量不计),那么它们除了受到重力的同时,还受到绳的拉力(用T表示吧),在下摆(A到B)的过程中,它们相对于T产生了位移,T有没有对它们做负功? 还有,你的答案是正确的。谢谢!!!!这道题还是不要深入研究的好,因为他本身考察的就是一个很模糊的能量守恒。说句实话,我虽然这样解了题,但是我一直认为这个题是有些问题的。这个模型太理想化了,以至于我们只能揣摩出题者的意图来答题。这个过程本身就很模糊,和实际情况相差甚远,就连我借用了学校的实验室做模拟实验都没有得出合理的结果(只模拟了重心突然升高的部分)。由于人已经发生了形变,人的重心变了,但人的脚没有动,地面对人的力的作用点没有位移,所以支持力是没有做功的,而支持力等于向心力=拉力T,所以T是没有做功的,只有重力在做功。为了理解这个,你可以类比在水平地面加速下蹲时地面支持力减小,但没有做功(只有重力做功)。本题中将人处理成一个质点,这本身就是一个不合理的地方。其实这道题还有很多的细节,如果当成质点都不对。比如人站起之后的速度。我在计算时得出两种相互矛盾的结果。一种是违背动量守恒,但是满足实际(即人相对于板的水平速度为0);还有一种满足动量守恒,但是最后人会飞出去。(实验室做实验的时候,球确实是飞出去了。但是注意,这不是理想实验)我也问了我的物理老师,归根结底,就是这里的人根本不能当质点看待,因为有一个形变的过程。但是为什么题中还按质点去考虑呢?因为初末状态恰好是两个理想化的相同状态,所以中间的过程忽略掉也无妨,是出题的人没有考虑周全就出题,才导致了这样的事情出现。如果真的无法研究,那我们也只能从最简单的考虑,猜一猜出题者是怎么想的,然后再答题~高考题诸多无奈啊!既然他模糊地出,我们也只能模糊地答。