起跳摸高是学生常进行的一项活动。某中学生身高 1.80 m ,质量 80 kg 。他站立举臂,手指摸到的高度为 2.10 m 。在一次摸高测试中,如果他先下蹲,再用力蹬地向上跳起,同时举臂,离地后手指摸到的高度为 2.55 m 。设他从蹬地到离开地面所用的时间为 0.2 s 。不计空气阻力( g 取 10 m/s 2 )。求:
(1) 他跳起刚离地时的速度大小;
(2) 上跳过程中他对地面平均压力的大小。
(1)3 m/s ; (2)2000N
【详解】
(1) 跳起后重心升高
h =2.55-2.10=0.45m
根据机械能守恒定律
mv 2 = mgh
解得
(2) 由动量定理
( F - mg ) t = mv -0
即
F = + mg
将数据代入上式可得
F =2000N
根据牛顿第三定律可知:创始对地面的平均压力
F′ =2000N
冲量:
定义
力与力的作用时间的乘积叫力的冲量
定义式
I=Ft
标失性
力是矢量,冲量也是矢量
过程性
冲量是描述力对物体作用的时间积累效应的物理量,力越大,作用时间越长,冲量就越大
绝对性
由于力和时间都跟参考系的选择无关,因此冲量也跟参考系的选择无关;另外物体受某个力的冲量只取决于这个力及其作用时间,与物体的运动状态、是否受其他力无关
单位
牛顿·秒,简称牛·秒,符号N·s
备注
(1)冲量表达式,I=Ft只适用于计算恒力的冲量;计算变力的冲量一般用动量定理。
(2)如图所示,在力F随时间t变化的F—t图像中,图线与时间轴之间的“面积”为力的冲量
(3)合外力冲量的计算。
①如果物体受到的各个力作用的时间相同,且都为恒力,可用计算;
②如果在物体运动的整个过程中不同阶段受力不同,则合冲量为各个阶段冲量的矢量和
冲量和功的区别:
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