Question

美國(guó)密執(zhí)安大學(xué)五名學(xué)習(xí)航空航天工程的大學(xué)生搭乘NASA的飛艇參加了“微重力學(xué)生飛行機(jī)會(huì)計(jì)劃”．飛行員將飛艇開到6000 m的高空后，讓飛艇由靜止下落，以模擬一種微重力的環(huán)境．下落過(guò)程飛艇所受空氣阻力為其重力的0.04倍，這樣，可以獲得持續(xù)25 s之久的失重狀態(tài)，大學(xué)生們就可以進(jìn)行微重力影響的實(shí)驗(yàn)．緊接著飛艇又做勻減速運(yùn)動(dòng)．若飛艇離地面的高度不得低于500 m，重力加速度g取10m/s²，試計(jì)算：

(1)飛艇在25 s內(nèi)下落的高度；

(2)在飛艇后來(lái)的減速過(guò)程中，大學(xué)生對(duì)座位的壓力是其重力的多少倍．

【解析】：(1)設(shè)飛艇在25s內(nèi)下落的加速度為a₁，根據(jù)牛頓第二定律可得

mg－F_阻＝ma₁，

解得：a₁＝＝9.6 m/s².

飛艇在25 s內(nèi)下落的高度為

h₁＝a₁t²＝3000m.

(2)25 s后飛艇將做勻減速運(yùn)動(dòng)，開始減速時(shí)飛艇的速度v為

v＝a₁t＝240m/s.

減速運(yùn)動(dòng)下落的最大高度為

h₂＝(6000－3000－500)m＝2500 m.

減速運(yùn)動(dòng)飛艇的加速度大小a₂至少為

a₂＝＝11.52 m/s².

設(shè)座位對(duì)大學(xué)生的支持力為N，則

N－mg＝ma₂，

N＝m(g＋a₂)＝2.152mg

根據(jù)牛頓第三定律，N′＝N

即大學(xué)生對(duì)座位壓力是其重力的2.152倍．

 

Answer 1

：(1)3000 m　(2)2.152倍