如圖所示,摩托車(chē)做騰躍特技表演,以1.0m/s的初速度沿曲面沖上高0.8m、頂部水平的高臺(tái),若摩托車(chē)沖上高臺(tái)的過(guò)程中始終以額定功率1.8kW行駛,經(jīng)過(guò)1.2s到達(dá)平臺(tái)頂部,然后離開(kāi)平臺(tái),落至地面時(shí),恰能無(wú)碰撞地沿圓弧切線(xiàn)從A點(diǎn)切入光滑豎直圓弧軌道,并沿軌道下滑.A、B為圓弧兩端點(diǎn),其連線(xiàn)水平。已知圓弧半徑為R=1.0m,人和車(chē)的總質(zhì)量為180kg,特技表演的全過(guò)程中不計(jì)一切阻力(計(jì)算中取g=10m/s2,)。求:
(1)人和車(chē)到達(dá)頂部平臺(tái)時(shí)的速度v;
(2)從平臺(tái)飛出到A點(diǎn),人和車(chē)運(yùn)動(dòng)的水平距離s;
(3)圓弧對(duì)應(yīng)圓心角=?
(4)人和車(chē)運(yùn)動(dòng)到圓弧軌道最低點(diǎn)O時(shí)對(duì)軌道的壓力。
解:(1)摩托車(chē)沖上高臺(tái)的過(guò)程中,由動(dòng)能定理得
代入數(shù)據(jù)解得v=3m/s
(2)摩托車(chē)離開(kāi)平臺(tái)后平拋運(yùn)動(dòng)過(guò)程中,在豎直方向
水平方向:s=vt=1.2m
(3)小孩落到A點(diǎn)時(shí)速度方向沿A點(diǎn)切線(xiàn)方向,此時(shí)的豎直分速度
Vy=gt=4m/s
人和車(chē)的水平分速度vx=v=3m/s,
所以,
可知
(4)設(shè)人和車(chē)的最低點(diǎn)速度為v1,則摩托車(chē)由高臺(tái)頂部到圓弧軌道最低點(diǎn)的過(guò)程中,由機(jī)械能守恒定律得
在最低點(diǎn),據(jù)牛頓第二定律,有
代入數(shù)據(jù)解得
由牛頓第三定律可知,小孩對(duì)軌道的壓力為
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