一篮球质量为 m=0.60kg,以运动员使其从距地面高度为 =1.8m处静止自由落下,反弹高度为
=1.2m。若使篮球从距地面
=1.5m的高度由静止下落,并在开始下落的同时向下拍球,球落地后反弹的高度为1.5m。假设运动员拍球时对球的作用力为恒力,作用时间为t=0.20s;该篮球每次与地面碰撞后的动能的比值不变,重力加速度大小取g=10
不计空气阻力。求
( 1 )运动员拍球过程中对篮球所做的功
( 2 )运动员拍球时对篮球的作用力的大小。
(1)W=4.5J;(2)F=9N
解析:(1)第一次篮球下落的过程中由动能定理可得E1=mgh1
篮球反弹后向上运动的过程由动能定理可得0-E2=-mgh2
第二次从1.5m的高度静止下落,同时向下排球,在篮球反弹上升的过程中,由动能定理可得0-E4=0-mgh4
第二次从1.5m的高度静止下落,同时向下拍球,篮球下落过程中,由动能定理可得W+mgh3=E3
因篮球每次和地面撞击的前后动能的比值不变,则有比例关系E2/E1=E4/E3
代入数据可得W=4.5J
(2)因作用力是恒力,在恒力作用下篮球向下做匀加速直线运动,因此有牛顿第二定律可得F+mg=ma
在拍球时间内运动的位移为x=1/2at2
做的功为W=Fx
联立可得F=9N(F=-15N舍去)