Question

如圖甲所示為學校操場上一質(zhì)量不計的豎直滑竿，滑竿上端固定，下端懸空。為了研究學生沿竿的下滑情況，在竿的頂部裝有一拉力傳感器，可顯示竿的頂端所受拉力的大小�，F(xiàn)有一質(zhì)量m=50kg的學生（可視為質(zhì)點）從上端由靜止開始滑下，5s末滑到竿底時速度恰好為零。以學生開始下滑時刻為計時起點，傳感器顯示的拉力隨時間變化情況如圖乙所示，g取。求：
（1）該學生下滑過程中的最大速度；
（2）1-5s傳感器顯示的拉力F的大�。�
（3）滑竿的長度。

Answer 1

解：（1）滑桿對人的作用力與人對滑桿的拉力是一對作用力與反作用力，由圖象可知，0-1s內(nèi)，滑竿對人的作用力的大小為380N，方向豎直向上，人向下作勻加速運動。以人為研究對象，根據(jù)牛頓第二定律有：
1s末人的速度為：
1s末-5s末，滑桿對人的拉力為大于500N，人作勻減速運動，5s末速度為零，所以1s末人的速度達到最大值
由以上兩式代入數(shù)值解得：
（2）F=530N
（3）滑竿的長度等于人在滑竿加速運動和減速運動通過的位移之和
加速運動的位移：
減速運動的位移：
滑竿的總長度：