蹦极包含的物理知识

蹦极
蹦极是一项极富刺激而惊险的体育运动，那么蹦极运动的过程中，机
械能是怎样转换的，人的运动状态又是如何改变的呢？假设运动员在运动的
过程中空气阻力可以忽略不计。

一、要研究这个问题，首先让我们来明确几个点。

第一个点绳子的悬挂点O。

第二个点是弹性绳从高处自然下垂时的最低点A，此时绳长为L0，当绳长超过该长时，绳子被拉伸。

第三个点是系有运动员后让弹性绳从高处自然下垂，最后运动员静止
时绳子的下端点所处的位置B点。

这个位置弹性绳对运动员的拉力等于重
力，运动员受力平衡，这个位置称作平衡位置，该点叫做平衡点。

第四个点是运动员在运动的过程中所能到达的最低点C。

二、分三个过程讨论
第一个过程：运动员从跳下到绳子的自然下垂点A。

当运动员从高处跳下之后，到达A点之前，运动员的高度不断降低，重力势能不断减小，
同时动能不断增大。

在此过程中运动员的重力势能全部转化为运动员的动
能。

由于此时弹性绳子并没有被拉伸，所以运动员并不受到绳子的拉力，在这一过程中运动员只受重力的作用，做自由落体运动,如果不考虑空气阻力,人的加速度大小为g,方向竖直向下
第二个过程：从绳子的自然下垂点A到平衡点B。

当运动员从绳子的自由长度A继续向下运动时，此时绳子开始被拉伸，弹性绳子开始对运动
员具有向上的拉力，且不断增大。

但在起始阶段拉力小于重力，因而运动员此时仍然向下做加速运动，只是加速度在逐渐减小，这个过程一直会持续到
B点。

从A点到平衡位置B，运动员的动能还是在不断增大，同时绳子的弹性势能也在增大，只是运动员的高度在降低，运动员的重力势能在减小。

在这一过程中运动员的重力势能一部分转化为自身的动能，一部分转化为弹性绳的弹性势能。

当运动员到达平衡位置B点时，运动员受到的合力为零，加速度减到最小为0，运动员的加速过程结束，此时运动员的速度达到最大。

第三个过程：从平衡点B到最低点C。

运动员从平衡点继续向下运动，绳子的弹力继续增大，且大于运动员的重力，此时运动员所受的合力转为向上，加速度变为向上，加速度越来越大，运动员向下做减速运动。

运动员的
动能在不断减小，运动员的高度也在不断降低，所以运动员的重力势能也在
不断减小。

绳子依然被继续向下拉伸，绳子的弹性势能在不断增大。

这一阶段运动员的动能和重力势能都转化为弹性绳子的弹性势能。

当人到达最低点时，人的速度为零，重力势能最小，绳子的弹性势能最大。