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2022年北京冬奧會(huì)自由式滑雪女子大跳臺(tái)比賽中,中國隊(duì)運(yùn)動(dòng)員谷愛凌力壓世界排名第一的選手,最后一跳以向左偏軸轉(zhuǎn)體1620°的動(dòng)作完美逆轉(zhuǎn)(如圖1),獲得個(gè)人首金。大跳臺(tái)比賽比賽場地分為助滑區(qū)、起跳臺(tái)、著陸坡和終點(diǎn)區(qū)域四個(gè)部分。圖2是某技術(shù)公司對(duì)谷愛凌奪冠一跳的“高度-時(shí)間”分析。已知谷愛凌及身上的裝置總質(zhì)量為m=65kg。根據(jù)這些信息回答下述問題
(1)不考慮運(yùn)動(dòng)員轉(zhuǎn)體的動(dòng)作,將運(yùn)動(dòng)員看作質(zhì)點(diǎn)。
a、設(shè)助滑出發(fā)區(qū)距地面高度為h1,運(yùn)動(dòng)員從靜止出發(fā),從起跳臺(tái)起跳后能達(dá)到的最大高度距地面為h2,不計(jì)人體能量的消耗、不計(jì)一切摩擦,求運(yùn)動(dòng)員在最高點(diǎn)的速度大小v(用字母表示);
b、請(qǐng)你根據(jù)圖2中的信息,估算v大??;
c、運(yùn)動(dòng)員落到著陸坡時(shí),垂直坡面方向的速度在極短時(shí)間內(nèi)減為0,因此運(yùn)動(dòng)員要承受極大的沖擊力。設(shè)運(yùn)動(dòng)員在最高點(diǎn)速度約為v=20m/s,落到著陸坡時(shí)的速度方向與水平成α=45°,著陸坡的傾角θ=36°,雪板與坡面經(jīng)大約Δt=0.05s的撞擊時(shí)間后繼續(xù)滑行。請(qǐng)根據(jù)以上條件估算運(yùn)動(dòng)員受到的沖擊力。(保留1位有效數(shù)字)(可能會(huì)用到數(shù)據(jù):sin36°=0.59,cos36°=0.81,sin9°=0.16,sin81°=0.99)(提示,先寫表達(dá)式,再代數(shù))。
(2)考慮運(yùn)動(dòng)員的轉(zhuǎn)體動(dòng)作。
a、若谷愛凌在空中騰空的時(shí)間約為3s,在空中轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度幾乎不變,求她在空中轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度大??;
b、物體轉(zhuǎn)動(dòng)動(dòng)能可以理解為各部分繞軸轉(zhuǎn)動(dòng)的動(dòng)能之和。已知物體轉(zhuǎn)動(dòng)的慣性用物理量I來描述,它的名稱為“轉(zhuǎn)動(dòng)慣量”,物體轉(zhuǎn)動(dòng)的快慢用角速度ω描述。請(qǐng)類比質(zhì)點(diǎn)動(dòng)能表達(dá)式
E
k
=
1
2
m
v
2
,寫出物體轉(zhuǎn)動(dòng)動(dòng)能表達(dá)式;
c、若將谷愛凌在空中轉(zhuǎn)動(dòng),理想化為一個(gè)半徑約為0.20m的圓柱體的轉(zhuǎn)動(dòng),已知圓柱體的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量為
I
=
1
2
m
R
2
(m為圓柱體質(zhì)量,R為圓柱體半徑),并假設(shè)谷愛凌在沖出跳臺(tái)的瞬間(約0.02s)內(nèi)獲得足夠的角速度,請(qǐng)問她瞬間轉(zhuǎn)體爆發(fā)的功率大約多大?(保留1位有效數(shù)字)。
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【答案】見試題解答內(nèi)容
【解答】
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發(fā)布:2024/6/27 10:35:59組卷:67引用:3難度:0.6
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