研究表明，普通人的膝关节最多能承受体重的4倍，超过就会对膝关节造成严重的损伤，某同学从20cm高的台阶上自由落到水泥硬地面上，取g=10m/s2，请你通过计算，探究下列两个问题，以增强

Question

研究表明，普通人的膝关节最多能承受体重的4倍，超过就会对膝关节造成严重的损伤，某同学从20cm高的台阶上自由落到水泥硬地面上，取g=10m/s²，请你通过计算，探究下列两个问题，以增强自已在生活中的安全意识：
（1）若该同学以绝对直立而僵硬的姿势自由落到地面，与地面的作用时间为0.01s后速度减为零，求地面对身体的平均撞击力是体重的多少倍？
（2）若该同学自由落到地面时屈膝弯腰，使重心降低50cm后速度减为零，求地面对人体的平均撞击力是体重的多少倍？

Answer 1

（1）20cm=0.20m
若人做自由落体运动，该过程中的机械能守恒得：mgh=(1)/(2)mv2
所以：v=√(2gh)=√(2×10×0.20)=2m/s
人与地面相互作用的过程中受到重力和支持力，选取向上为正方向，则：Ft-mgt=0-mv
代入数据得：F=21mg
（2）50cm=0.50m
若该同学自由落到地面时屈膝弯腰，使重心降低50cm后速度减为零的过程中重力与支持力做功，则：
mgh-F′h=0-(1)/(2)mv2
代入数据得：F′=1.4mg
答：（1）若该同学以绝对直立而僵硬的姿势自由落到地面，与地面的作用时间为0.01s后速度减为零，地面对身体的平均撞击力是体重的21倍；
（2）若该同学自由落到地面时屈膝弯腰，使重心降低50cm后速度减为零，求地面对人体的平均撞击力是体重的1.4倍