Question

神舟”飛船的返回艙為了安全著陸，在快要接近地面時(shí)，安裝在返回艙底部的四臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)同時(shí)點(diǎn)火工作使其做減速運(yùn)動(dòng)（可視為勻減速運(yùn)動(dòng)），在t=0.2s的時(shí)間內(nèi)速度由v₁=8m/s減至v₂=2m/s．已知返回艙（含航天員）質(zhì)量為M=4.0×l0³kg，取g=10m/s²，求：
（1）在返回艙減速下降過程中發(fā)動(dòng)機(jī)的推力F；
（2）在返回艙減速下降過程中，航天員的載荷比k（即航天員所受的支持力與自身重力的比值）．

Answer 1

分析：返回艙返回時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)點(diǎn)火后，返回艙做減速運(yùn)動(dòng)，加速度方向向上，因此返回艙處于超重狀態(tài)，已知減速前后返回艙的速度和減速時(shí)間，可以求出返回艙減速時(shí)的加速度，故可得航天員的載荷值；根據(jù)牛頓運(yùn)動(dòng)定律可以求得發(fā)動(dòng)機(jī)的推力大�。�

解答：解：
（1）根據(jù)題意，設(shè)下降過程加速度大小為a，由牛頓運(yùn)動(dòng)定律有：
F-Mg=Ma…①
v₁-v₂=at…②
聯(lián)解并代入數(shù)據(jù)得：
F=1.6×10⁵N，方向豎直向上．…③
（2）設(shè)航天員的質(zhì)量為m，下降過程所受支持力為N，由牛頓第二定律有：
N-mg=ma…④
k=

N

mg

…⑤
聯(lián)解并代入數(shù)據(jù)得：
k=4…⑥
答：（1）在返回艙減速下降過程中發(fā)動(dòng)機(jī)的推力為1.6×10⁵N，方向豎直向上；
（2）在返回艙減速下降過程中，航天員的載荷比k值為4．

點(diǎn)評(píng)：正確掌握判斷超重還是失重的條件是看物體的加速度，而不是憑感覺，即發(fā)般航天器時(shí)是超重，返回時(shí)應(yīng)該是失重的錯(cuò)誤思維；根據(jù)牛頓第二定律求解載荷值和求解發(fā)動(dòng)機(jī)的推力．