荡秋千是一项古老的运动,设某人的质量为m,身高为H,站立时重心离脚底H/2,蹲下时重心离脚底H/4,绳子悬挂点到踏板的绳长为6H,绳子足够柔软且不可伸长,绳子和踏板的质量不计,人身体始终与绳子保持平行,重力加速度为g.
(1)若该人在踏板上保持站式,由伙伴将其推至摆角θ
弧度,由静止释放,忽略空气阻力,求摆至最低点时绳中的拉力大小;
(2)若该人在踏板上保持站式,由伙伴将其推至摆角θ
1弧度,由静止释放,摆至另一侧最大摆角为θ
2弧度,设空气阻力大小恒定,作用点距离脚底为H/3,求空气阻力的大小.
(3)若该人在踏板上采取如下步骤:当荡至最高处时,突然由蹲式迅速站起,而后缓缓蹲下,摆至另一侧最高处时已是蹲式,在该处又迅速站起,之后不断往复,可以荡起很高.记此法可以荡起的最大摆角为θ
m 弧度,假设人的“缓缓蹲下”这个动作不会导致系统机械能的损耗,而且空气阻力大小和作用点与第(2)问相同,试证明:
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