Question

在一種體驗強烈失重、超重感覺的娛樂設施中，用電梯把乘有十多人的座艙，送到76m高的地方，讓座艙自由落下，當落到離地面28m時制動系統開始啟動，座艙勻減速運動到地面時剛好停止.若某人手中托著質量為5kg的鉛球進行這個游戲，g取9.8m/s²，求：
（1）當座艙落到離地面高度為40m的位置時，鉛球對手的作用力；
（2）當座艙落到離地面高度為15m的位置時，手要用多大的力才能托住鉛球.

Answer 1

見解析

【試題分析】
（1）在離地面高于28m時，座艙做自由落體運動，處于完全失重狀態，所以鉛球對手沒有作用力，由牛頓第三定律可知，手對鉛球也沒有作用力.
（2）設座艙自由下落高度為h₁=76m-28m=48m后的速度為v，制動時的加速度為a，制動高度為h₂=28m，由v_l²-v₀²=2as得
v²=2gh₁，v²=2ah₂
聯立解得  a=
根據牛頓運動定律F-mg=ma得
F=mg
代入數據得  F=133N