Question

2008年8月9日，中国选手陈燮霞以抓举95公斤、挺举117 公斤、总成绩212 公斤夺得举重48公斤金牌．这也是中国代表团在第29届北京奥运会上获得的首枚金牌．举重运动是力量与技巧充分结合的体育项目，就“抓举”而言，其技术动作可分为预备，提杠铃，发力，下蹲支撑，起立，放下杠铃等六个步骤，如下图所示照片表示了其中几个状态，现测得轮子在照片中的直径为1.0cm，在照片上用尺量出从发力到支撑，杠铃上升的距离为h₁=1.3cm，已知运动员所举杠铃的直径是45cm，质量为150kg，运动员从发力到支撑历时0.8s．g=10m/s²．（从发力到支撑过程：可简化为先匀加速上升达到最大速度，再竖直上抛达到最高点）
试估算 
（1）从发力到支撑这个过程中杠铃实际上升的高度h=？
（2）从发力到支撑这个过程中杠铃向上运动的最大速度？
（3）若将运动员发力时的作用力简化为恒力，则该恒力有多大？

Answer

（1）由已知条件利用照片中的比例关系可得出实际上升的高度；
（2）由平均速度公式可利用位移关系求出最大速度；
（3）由运动学公式可求得加速度，再由年顿第二定律可求得恒力的大小．
【解析】
（1）根据轮子的实际直径0.45m和它在照片中的直径1.0cm，
由比例关系得：=，
实际上升的高度为h=0.59m．  
（2）设杠铃在该过程中的最大速度为vm，有h=，
得 vm==1.48m/s
（3）减速运动的时间应为t2==0.15s
加速运动的位移：s1=（t-t2）=0.48m
又  vm2=2as1                                   
解得  a=2.28m/s2
根据牛顿第二定律，有 F-mg=ma                  
解得  F=1842N
答：（1）实际上升的高度为0.59m；（2）杠铃上升的最大速度为1.48m/s；（3）恒力的大小为1842N．