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2005年11月26日(星期六)江西省九江县发生里氏5.7级地震,对我们武穴市造成重大影响.我们不妨设置一个情境:某建筑物即将倒塌,当处于倒塌部分正下方的地面人员,看到一块质量
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2005年11月26日(星期六)江西省九江县发生里氏5.7级地震,对我们武穴市造成重大影响.我们不妨设置一个情境:某建筑物即将倒塌,当处于倒塌部分正下方的地面人员,看到一块质量约为4×10 3 kg的楼墙块从高约245m处竖直掉下的同时到作出反应开始逃离需0.2s的时间(即反应时间),逃离的安全区域为离大厦100m外(实际的安全区要更远).设该坠落块与地面作用时间为0.05s,不计空气阻力,g取10m/s 2 .求:?
(1)地面人员要逃离大厦到安全区至少要以多大速度奔跑?(忽略人的加速时间,百米短跑世界记录为9″79)?
(2)该坠落块对地产生的平均作用力多大??
(3)由于地壳震动,设产生的纵波的传播速率v p =9.1km/s,横波的传播速率v s =3.1km/s,设在某处的地震勘测中心记录到两种不同震感之间的时间间隔△t 0 =5s,那么观测记录者与震源之间的距离s为多少千米?
(1)地面人员要逃离大厦到安全区至少要以多大速度奔跑?(忽略人的加速时间,百米短跑世界记录为9″79)?
(2)该坠落块对地产生的平均作用力多大??
(3)由于地壳震动,设产生的纵波的传播速率v p =9.1km/s,横波的传播速率v s =3.1km/s,设在某处的地震勘测中心记录到两种不同震感之间的时间间隔△t 0 =5s,那么观测记录者与震源之间的距离s为多少千米?
▼优质解答
答案和解析
分析:
(1)根据自由落体运动的位移公式求出坠落物运动时间,再根据匀速直线运动公式求解地面人员奔跑的速度.(2)对坠落块与地作用的过程,根据动量定理求解地对坠落块的平均作用力,由牛顿第三定律得到坠落块对地产生的平均作用力.(3)根据横波与纵波传到地震勘测中心的时间间隔△t0=5s,由位移公式求解观测记录者与震源之间的距离s.
(1)楼墙块竖直倒下看作是自由落体运动 h=12gt2,解得 下落时间t=7s人员逃离时间t′=7-0.2=6.8s地面人员要逃离大厦到安全区速度至少v1=s′t′=1006.8=14.7m/s(2)该坠落块落地前速度v2=gt=70m/s撞地过程中用动量定理 (mg-F)△t=0-mv2 代入解得,坠落块对地的平均作用力 F=5.64×106N(3)纵波、横波到达的时间差 svs-svp=△t0 代入得:s3100-s9100=5观测记录者与震源之间的距离为s=23.5km答:(1)地面人员要逃离大厦到安全区至少要以14.7m/s速度奔跑.(2)该坠落块对地产生的平均作用力是5.64×106 N.(3)观测记录者与震源之间的距离s是23.5km.
点评:
解决该题关键要知道研究对象运动的性质,根据运动性质选择对应的物理规律求解.对于对坠落块撞地的过程,由于地对对坠落块的力是变力,常常根据动量定理求解作用力.
分析:
(1)根据自由落体运动的位移公式求出坠落物运动时间,再根据匀速直线运动公式求解地面人员奔跑的速度.(2)对坠落块与地作用的过程,根据动量定理求解地对坠落块的平均作用力,由牛顿第三定律得到坠落块对地产生的平均作用力.(3)根据横波与纵波传到地震勘测中心的时间间隔△t0=5s,由位移公式求解观测记录者与震源之间的距离s.
(1)楼墙块竖直倒下看作是自由落体运动 h=12gt2,解得 下落时间t=7s人员逃离时间t′=7-0.2=6.8s地面人员要逃离大厦到安全区速度至少v1=s′t′=1006.8=14.7m/s(2)该坠落块落地前速度v2=gt=70m/s撞地过程中用动量定理 (mg-F)△t=0-mv2 代入解得,坠落块对地的平均作用力 F=5.64×106N(3)纵波、横波到达的时间差 svs-svp=△t0 代入得:s3100-s9100=5观测记录者与震源之间的距离为s=23.5km答:(1)地面人员要逃离大厦到安全区至少要以14.7m/s速度奔跑.(2)该坠落块对地产生的平均作用力是5.64×106 N.(3)观测记录者与震源之间的距离s是23.5km.
点评:
解决该题关键要知道研究对象运动的性质,根据运动性质选择对应的物理规律求解.对于对坠落块撞地的过程,由于地对对坠落块的力是变力,常常根据动量定理求解作用力.
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