Задачи › Динамика движения по окружности, конический маятник

Ходьба на Земле и на Марсе

  1. Ходьба на Земле и на Марсе

    МОШ 2018/19, 10 кл.
    5/10

    В простейшей физической модели пешей ходьбы считается, что центр масс человека движется по периодической кривой, повторяющийся участок которой представляет собой дугу окружности с радиусом, равным длине ноги человека \(H\). Определите в рамках этой модели отношение максимальных скоростей ходьбы на Земле и на Марсе, а также отношение мощностей, затрачиваемых при ходьбе с максимально возможной скоростью на этих планетах. Масса Марса составляет 0,11 массы Земли, радиус Марса равен 0,53 радиуса Земли. По поверхности Марса человек перемещается в скафандре, масса которого составляет примерно треть массы человека. Траектории центра масс человека на Земле и человека в скафандре на Марсе считайте одинаковыми. Учтите, что при ходьбе необходим постоянный контакт хотя бы одной ноги с поверхностью планеты.

    Рисунок
    ▶Показать разборСкрыть разбор
    Подсказка

    В верхней точке дуги нужна центростремительная сила, а её создаёт только сила тяжести, и опора не должна пропасть. Отсюда ограничение на скорость; мощность же идёт на подъём центра масс на каждом шаге.

    Ответ

    1) \(\dfrac{u_{\text{З.max}}}{u_{\text{М.max}}} = \sqrt{\dfrac{g_{\text{З}}}{g_{\text{М}}}} \approx 1{,}6\);  2) \(\dfrac{P_{\text{З.max}}}{P_{\text{М.max}}} = \dfrac34\cdot\left(\dfrac{g_{\text{З}}}{g_{\text{М}}}\right)^{3/2} \approx 3{,}1\).

    Вся олимпиада на сайте

    Страница задачиОшибка в задаче?

Похожие задачи