冰壶比赛是在水平冰面上进行的体育项目,冰壶比赛的场地如图甲所示。冰道的左端有一个发球区,运动员在发球区边沿的投掷线MN将冰壶以一定的初速度掷出,使冰壶沿着冰道的中心线
PO滑行,冰道的右端有一圆形的营垒。以场地上冰壶最终静止时距离营垒圆心
D的远近决定胜负。比赛时,为使冰壶滑行得更远,运动员可以用毛刷擦冰壶运行前方的冰面,使冰壶与冰面间的动摩擦因数减小。当对手的冰壶停止在营垒内时,可以用掷出的冰壶与对手的冰壶撞击,使对手的冰壶滑出营垒区。已知冰壶的质量为20 kg,营垒的半径为1.8 m,投掷线中点与营垒区中心之间距离为30 m。设冰壶与冰面间的动摩擦因数
μ1=0.008,用毛刷擦冰面后动摩擦因数减小至
μ2=0.004。在某次比赛中,若冰壶在发球区受到运动员沿中心线方向推力作用的时间
t=l0 s,使冰壶
A在投掷线中点处以
v0=2.0 m/s的速度沿中心线
PO滑出。设冰壶之间的碰撞时间极短,且无机械能损失,不计冰壶自身的大小,
g取10 m/s
2。
(1)若不用毛刷擦冰面,则冰壶停止的位置距离营垒圆心
O点多远?
(2)冰壶在发球区受到运动员沿中心线方向作用的冲量大小为多少?
(3)如果在中心线
PO上已经静止着一个冰壶
B,如图乙所示,冰壶
B距圆心
O的距离为0.9 m,若要使冰壶
A能够沿中心线
PO将
B撞出营垒区,则运动员用毛刷擦冰面的长度至少为多少?
