(1)自由落体位移为:h=(10+0.5)=10.5m,
自由落体过程中:v2=2gh,
入水之后:v2=2ah1,
由牛顿第二定律可得:3mg-mg=ma,
得:a=2g
解得:h1=h==5.25m
(2)自由落体阶段:v2=2gh,
入水之后:v2=2ah2,
由牛顿第二定律可得:0.9ρVa=ρVg-0.9ρVg,
得:a=g,
解得:h2=9h=9×10.5=94.5m
(3)在空气中由牛顿第二定律:mg-0.2mg=ma′,
由运动学:v2=2a′h,
得:a′=0.8g,
入水之后:v2=2ah2,
a=2g,
解得:h2=4.2m
答:(1)运动员从最高点向下运动认为是自由落体运动,若运动员入水后受到的浮力和水的阻力总共为自身重量的3倍.水池的安全深度为5.25m.
(2)运动员从最高点向下运动认为是自由落体运动,运动员入水后受到的水的阻力很大,如果不考虑水的阻力,只考虑浮力,计算的安全深度将有很大偏差.若运动员的身体的密度是水的密度的0.9倍,入水后在只考虑浮力和重力的情况下,水池的安全深度为94.5m.
(3)实际上,运动员在空中的运动也受空气阻力,若空气阻力是重力的0.2倍,仍按照运动员入水后受到的浮力和水的阻力总共为自身重量的3倍.水池的安全深度为4.2m.