Question

一艘帆船在湖面上順風(fēng)行駛，在風(fēng)力的推動(dòng)下做速度為v=4m/s的勻速直線運(yùn)動(dòng)，已知該帆船在運(yùn)動(dòng)狀態(tài)下突然失去風(fēng)的動(dòng)力作用，帆船在湖面上做勻減速直線運(yùn)動(dòng)，經(jīng)過(guò)t=8s才可靜止；該帆船的帆面正對(duì)風(fēng)的有效面積為S=10m²，帆船的總質(zhì)量約為M=936kg，若帆船在行駛過(guò)程中受到的阻力恒定不變，空氣的密度為ρ=1.3kg/m³，在勻速行駛狀態(tài)下估算：

（1）帆船受到風(fēng)的推力F的大小；

（2）風(fēng)速的大小V。

Answer 1

解：（1）風(fēng)突然停止，帆船只受到阻力f作用，做勻減速直線運(yùn)動(dòng)，設(shè)帆船的加速度大小為a，則：

                 

根據(jù)牛頓運(yùn)動(dòng)定律有，

所以    

設(shè)帆船勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)受到風(fēng)的推力為F，所以

F-f=0

F=468N                           （5分）

（2）設(shè)在時(shí)間t內(nèi)，正對(duì)吹入帆面空氣的質(zhì)量為m，根據(jù)動(dòng)量定理有

            

     又因?yàn)?nbsp;

所以                            （5分）