Question

11．在抗震救災(zāi)中，一名質(zhì)量為60kg、訓(xùn)練有素的武警戰(zhàn)士從直升機(jī)上通過一根豎直的質(zhì)量為20kg的長繩由靜止開始緩慢滑下（此時速度很小可認(rèn)為等于零）．在離地面18m高處，武警戰(zhàn)士感到時間緊迫，想以最短的時間滑到地面，開始以加速度大小為10m/s²做勻加速直線運(yùn)動．已知該武警戰(zhàn)士落地的速度不能大于6m/s，減速的加速度大小為5m/s²；長繩的下端恰好著地，求：
（1）武警戰(zhàn)士下滑的最短時間；
（2）勻加速直線運(yùn)動的距離．

Answer 1

分析 （1）當(dāng)武警戰(zhàn)士先勻加速和勻減速直線運(yùn)動時，運(yùn)動時間最短，根據(jù)速度位移公式，結(jié)合勻加速和勻減速直線運(yùn)動的位移之和等于18m求出最大速度，根據(jù)速度時間公式求出武警戰(zhàn)士下滑的最短時間．
（2）根據(jù)速度位移公式求出勻加速直線運(yùn)動的距離．

解答 解：（1）設(shè)最大速度為v_m，根據(jù)速度位移公式得：$\frac{{v}_{m}}{2{a}_{1}}+\frac{{{v}_{m}}^{2}-{v}^{2}}{2{a}_{2}}=h$，
代入數(shù)據(jù)解得：v_m=12m/s．
則戰(zhàn)士下滑的最短時間為：t=$\frac{{v}_{m}}{{a}_{1}}+\frac{{v}_{m}-v}{{a}_{2}}=\frac{12}{10}+\frac{12-6}{5}s=2.4s$．
（2）勻加速直線運(yùn)動的距離為：${x}_{1}=\frac{{{v}_{m}}^{2}}{2{a}_{1}}=\frac{144}{20}m=7.2m$．
答：（1）武警戰(zhàn)士下滑的最短時間為2.4s；
（2）勻加速直線運(yùn)動的距離為7.2m．

點(diǎn)評 解決本題的關(guān)鍵理清武警戰(zhàn)士在整個過程中的運(yùn)動規(guī)律，抓住位移之和等于18m，結(jié)合運(yùn)動學(xué)公式求出最大速度是關(guān)鍵．