高中物理運動學與力學相結合的一道計算題

題目:

高中物理運動學與力學相結合的一道計算題
在四川汶川抗震救災中,一名質量爲60kg、訓練有素的武警戰士從直升機上通過一根豎直的質量爲20kg的長繩由靜止開始滑下,速度很小可認爲等於零.在離地面18m高處,武警戰士感到時間緊迫,想以最短的時間滑到地面,開始加速.已知該武警戰士落地的速度不能大於6m/s,以最大壓力作用於長繩可產生的最大加速度爲5m/s";長繩的下端恰好著地,重力加速度爲10m/s".
求武警戰士下滑的最短時間和加速下滑的距離.
麻煩寫出解題思路和計算過程,我不明白「以最大壓力作用於長繩可產生的最大加速度爲5m/s";」這是什麼意思,而且給出繩子的重量有什麼用處嗎?

解答:

以最大壓力作用於長繩可產生的最大加速度爲5m/s²,的加速度指的是向上加速度.
人和繩的重量都沒用.若要最快到達地面,則先加速,後減速至最大落地速度:6m/s.設整個過程中最大速度爲V.則加速階段時間爲:t(1)=V/g=(V/10)s,這一過程的平均速度爲V/2;而後減速過程中的平均速度爲:(V+6)/2,時間t(2)=(V-6)/5.滿足(V/10)×(V/2)+[(V+6)/2]×[(V-6)/5]=18m.則V=12m/s.整個過程中T=t(1)+t(2)=10.5S.加速下滑的距離:(V/2)×(V/10)=7.2m.

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