15.2022年北京冬奧會開幕式又一次讓中國驚艷世界,其中“五環(huán)破冰”寓意打破隔閡,大家融為一體,向世界展示了中國人的浪漫。設(shè)定“五環(huán)”均為半徑r=3m的圓環(huán)(厚度忽略不計),上三環(huán)的下邊緣與下兩環(huán)圓心在同一水平面上。整個過程可簡化為如圖所示物理模型:初始時,“五環(huán)”位于同一豎直面內(nèi),恰藏于“冰”中置于水平地面上,“冰”上下表面均水平,其中上三環(huán)上邊緣與“冰”上表面齊平,下兩環(huán)下邊緣與“冰”下表面齊平?,F(xiàn)使“五環(huán)”和“冰”同時以大小相等的加速度a=0.30m/s
2分別豎直向上、向下做勻加速直線運動,速度達到某同一值后均勻速運動,各自快到達終點時分別以加速度a=0.30m/s
2做勻減速直線運動直至靜止,最終“五環(huán)”用時43s上升12.6m,懸掛在空中,“冰”上表面恰好與水平地面融為一體。求:
(1)“五環(huán)”運動過程中的速度最大值;
(2)“五環(huán)破冰”(從開始運動到兩者分離)所用時間。