Question

游樂園的小型“摩天輪”上對稱站著質量均為m的8位同學，如圖所示，“摩天輪”在豎直平面內逆時針勻速轉動，若某時刻轉到頂點a上的甲同學讓一小重物做自由落體運動，并立即通知下面的同學接住，結果重物掉落時正處在c處（如圖）的乙同學恰好在第一次到達最低點b處接到，己知“摩天輪”半徑為R，重力加速度為g，（不計人和吊籃的大小及重物的質量）．問：
（1）接住前重物下落運動的時間t=？
（2）人和吊籃隨“摩天輪”運動的線速度大小v=？
（3）乙同學在最低點處對地板的壓力F_N=？

Answer 1

解：（1）由運動學公式得，
t=．
（2）由得，
v=．
（3）設支持力為F，由牛頓第二定律得：F-mg=
解得F=m
由牛頓第三定律得人對地板的壓力，方向豎直向下．
答：接住前重物下落運動的時間為．
（2）人和吊籃隨“摩天輪”運動的線速度大小為．
（3）乙同學在最低點處對地板的壓力．
分析：（1）根據自由落體運動的位移時間公式求出重物下落的時間．
（2）根據弧長和時間，通過線速度的定義式求出運動的線速度大小．
（3）根據牛頓第二定律求出支持力的大小，從而根據牛頓第三定律求出人對地板的壓力．
點評：解決本題的關鍵搞清向心力的來源，運用牛頓定律進行求解．