Question

在消防演习中，消防队员从一根竖直的长直轻绳上由静止滑下，经一段时间落地。为了获得演习中的一些数据，以提高训练质量，研究人员在轻绳上端安装了一个力传感器并与数据处理系统相连接，用来记录消防队员下滑过程中轻绳受到的拉力与消防队员重力的比值随时间变化的情况。已知某队员在一次演习中的数据如图所示。问：该消防队员在下滑过程中的最大速度和落地速度各是多少？（g取10 m/s²）

Answer 1

解：由题图可知，该队员先在t₁=1s内以加速度a₁匀加速下滑，然后在t₂=1.5 s内以加速度a₂匀减速下滑
在前1 s内，由牛顿第二定律得：mg-F₁=ma₁
所以
最大速度v_m=a₁t₁，代入数据得：v_m=4 m/s
在后1.5s内，由牛顿第二定律得：F₂-mg=ma₂，得a₂=
消防队员落地时的速度：v=v_m-a₂t₂，代入数据得：v=1m/s