13. 如图甲所示,蹦极者悬停在半空中。

(1)若蹦极者的质量为50 kg,当他悬停在空中时,请计算他的重力G和拉力F(g=10 N/kg)。如图乙所示,O点代表蹦极者的重心,请画出他所受到的重力G和弹性绳的拉力F;
(2)若蹦极者在下降过程中的某一时刻,弹性绳对他的拉力F为300 N,不计空气阻力,求他受到的合力大小和方向。
(1)若蹦极者的质量为50 kg,当他悬停在空中时,请计算他的重力G和拉力F(g=10 N/kg)。如图乙所示,O点代表蹦极者的重心,请画出他所受到的重力G和弹性绳的拉力F;
(2)若蹦极者在下降过程中的某一时刻,弹性绳对他的拉力F为300 N,不计空气阻力,求他受到的合力大小和方向。
答案
解:
(1) 蹦极者的重力:
$G = mg = 50\ \mathrm{kg} × 10\ \mathrm{N/kg} = 500\ \mathrm{N}$
蹦极者悬停时处于平衡状态,拉力与重力是一对平衡力,大小相等,因此弹性绳对他的拉力:
$F = G = 500\ \mathrm{N}$
力的示意图绘制:从O点竖直向下画带箭头的线段,标注为G;从O点竖直向上画与G长度相等的带箭头的线段,标注为F。
(2) 不计空气阻力,此时蹦极者受到竖直向下的重力$G=500\ \mathrm{N}$、竖直向上的拉力$F_1=300\ \mathrm{N}$,两个力方向相反,因此合力大小:
$F_{\mathrm{合}} = G - F_1 = 500\ \mathrm{N} - 300\ \mathrm{N} = 200\ \mathrm{N}$
合力方向与较大的重力方向一致,为竖直向下。
答:(1)蹦极者的重力为500N,悬停时受到的拉力为500N;(2)该时刻他受到的合力大小为200N,方向竖直向下。
(1) 蹦极者的重力:
$G = mg = 50\ \mathrm{kg} × 10\ \mathrm{N/kg} = 500\ \mathrm{N}$
蹦极者悬停时处于平衡状态,拉力与重力是一对平衡力,大小相等,因此弹性绳对他的拉力:
$F = G = 500\ \mathrm{N}$
力的示意图绘制:从O点竖直向下画带箭头的线段,标注为G;从O点竖直向上画与G长度相等的带箭头的线段,标注为F。
(2) 不计空气阻力,此时蹦极者受到竖直向下的重力$G=500\ \mathrm{N}$、竖直向上的拉力$F_1=300\ \mathrm{N}$,两个力方向相反,因此合力大小:
$F_{\mathrm{合}} = G - F_1 = 500\ \mathrm{N} - 300\ \mathrm{N} = 200\ \mathrm{N}$
合力方向与较大的重力方向一致,为竖直向下。
答:(1)蹦极者的重力为500N,悬停时受到的拉力为500N;(2)该时刻他受到的合力大小为200N,方向竖直向下。
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