问题描述:
哈利法塔是目前世界最高的建筑.游客乘坐世界最快观光电梯从地面开始经历加速、匀速、减速的过程恰好到达观景台只需45秒,运行的最大速度为18m/s.观景台上可以鸟瞰整个迪拜全景,可将棕榈岛、帆船酒店等尽收眼底,颇为壮观.一位游客用便携式拉力传感器测得在加速阶段质量为0.5kg的物体受到的竖直向上拉力为5.45N,若电梯加速、减速过程视为匀变速直线运动(g取10m/s2)求:(1)求电梯加速阶段的加速度及加速运动的时间;
(2)若减速阶段与加速阶段的加速度大小相等,求观景台的高度;
(3)若电梯设计安装有辅助牵引系统,电梯出现故障,绳索牵引力突然消失,电梯从观景台处自由落体,为防止电梯落地引发人员伤亡,电梯启动辅助牵引装置使其减速,牵引力为重力3倍,下落过程所有阻力不计,则电梯自由下落最长多少时间必须启动辅助牵引装置?
最佳答案:
(1)设电梯加速阶段的加速度为a,由牛顿第二定律得:
FN-mg=ma
解得 a=0.9 m/s2
由v=v0+at
解得 t=20s
(2)匀加速阶段位移 x1=
1 |
2 |
1 |
2 |
匀速阶段位移 x2=v(45-2t)=18×(45-2×20)m=90m
匀加速阶段位移 x3=
v2 |
2a |
182 |
2×0.9 |
因此观景台的高度 x=x1+x2+x3=450m
(3)所谓从电梯自由下落最长时间必须启动辅助牵引力装置,即电梯到地面速度刚好为0
自由落体加速度 a1=g
恢复启动辅助牵引力装置加速度 a2=
F-mg |
m |
3mg-mg |
m |
由v-t图象得:
| ||
2a1 |
| ||
2a2 |
解得:vm=20
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则 tm=
vm |
g |
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即电梯自由下落最长2
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答:
(1)电梯加速阶段的加速度是0.9 m/s2,加速运动的时间是20s;
(2)观景台的高度是450m;
(3)电梯自由下落最长2
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