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高教社杯全国大学生数学建模竞赛题目
（请先阅读“全国大学生数学建模竞赛论文格式规范”）
B题“同心合力”方略研究
“同心合力”（又称“同心鼓”）是一项团体协作能力拓展项目。该项目的道具是一面牛皮双面鼓，鼓身中间固定多根绳子，绳子在鼓身上固定点沿圆周呈均匀分布，每根绳子长度相似。团体组员每人牵拉一根绳子，使鼓面保持水平。项目开始时，球从鼓面中心上方竖直落下，队员同心合力将球颠起，使其有节奏地在鼓面上跳动。颠球过程中，队员只能抓握绳子末端，不能接触鼓或绳子其他位置。
图片来源：
项目所用排球质量为270g。鼓面直径为40cm，鼓身高度为22cm，鼓质量为3.6kg。队员人数不少于8人，队员之间最小距离不得不大于60cm。项目开始时，球从鼓面中心上方40cm处竖直落下，球被颠起高度应离开鼓面40cm以上，假如低于40cm，则项目停止。项目的目的是使得持续颠球次数尽量多。
试建立数学模型处理如下问题：
1.在理想状态下，每个人所有可以对的控制用力方向、时机和力度，试讨论这种情形下团体最佳协作方略，并给出该方略下颠球高度。
2.在现实情形中，队员发力时机和力度不也许做到对的控制，存在一定误差，于是鼓面也许出现倾斜。试建立模型描述队员发力时机和力度和某一特定期刻鼓面倾斜角度关系。设队员人数为8，绳长为1.7m，鼓面初始时刻是水安静止，初始位置较绳子水平时下降11cm，表1中给出了队员们不同样发力时机和力度，求0.1s时鼓面倾斜角度。
表1发力时机（单位：s）和用力大小（单位：N）取值
序号
用力参数
1
2
3
4
5
6
7
8
鼓面倾角（度）
1
发力时机
0
0
0
0
0
0
0
0
用力大小
90
80
80
80
80
80
80
80
2
发力时机
0
0
0
0
0
0
0
0
用力大小
90
90
80
80
80
80
80
80
3
发力时机
0
0
0
0
0
0
0
0
用力大小
90
80
80
90
80
80
80
80
4
发力时机
-0.1
0
0
0
0
0
0
0
用力大小
80
80
80
80
80
80
80
80
5
发力时机
-0.1
-0.1
0
0
0
0
0
0
用力大小
80
80
80
80
80
80
80
80
6
发力时机
-0.1
0
0
-0.1
0
0
0
0
用力大小
80
80
80
80
80
80
80
80
7
发力时机
-0.1
0
0
0
0
0
0
0
用力大小
90
80
80
80
80
80
80
80
8
发力时机
0
-0.1
0
0
-0.1
0
0
0
用力大小
90
80
80
90
80
80
80
80
9
发力时机
0
0
0
0
-0.1
0
0
-0.1
用力大小
90
80
80
90
80
80
80
80
3.在现实情形中，根据问题2模型，你们在问题1中给出方略与否需要调整？假如需要，怎样调整？
4.当鼓面发生倾斜时，球跳动方向不再竖直，于是需要队员调整拉绳方略。假设人数为10，绳长为2m，球反弹高度为60cm，相对于竖直方向产生1度倾斜角度，且倾斜方向在水平面投影指向某两位队员之间，和这两位队员夹角之比为1:2。为了将球调整为竖直状态弹跳，请给出在可对的控制条件下所有队员发力时机及力度，并分析在现实情形中这种调整方略实行效果。
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