Question

2011年11月16日傍晚“神舟八號(hào)”飛船在完成各項(xiàng)既定任務(wù)后與“天宮一號(hào)”作別，17日19點(diǎn)“神舟八號(hào)”返回艙在內(nèi)蒙古草原主著陸場(chǎng)安全著陸．
飛船返回地球時(shí)，為了保證宇航員的安全．靠近地面時(shí)會(huì)放出降落傘進(jìn)行減速．（如下圖所示）．若返回艙離地面4km時(shí)，速度方向豎直向下，大小為200m/s，要使返回艙最安全、最理想著陸，需要落地瞬間速度減為零，則放出降落傘后返回艙應(yīng)獲得多大的加速度？降落傘產(chǎn)生的阻力應(yīng)為返回艙重力的幾倍？（設(shè)放出降落傘后返回艙做勻減速運(yùn)動(dòng)）．g取10m/s²．

Answer 1

分析：我們可以將這一實(shí)際問(wèn)題轉(zhuǎn)換為物理問(wèn)題．這種過(guò)程是：飛船以大小200 m/s、方向豎直向下的速度靠近地面，在距離為4 km的運(yùn)行中，速度減為零．
根據(jù)運(yùn)動(dòng)學(xué)公式和牛頓第二定律求解．

解答：解：飛船返回時(shí)，放出降落傘，以飛船為研究對(duì)象，受到豎直向下的重力mg和空氣阻力f的作用．最理想、最安全著陸是末速度v_t=0，才不至于著地時(shí)與地面碰撞而使儀器受到損壞．由運(yùn)動(dòng)學(xué)公式v_t²-v₀²=-2as
變形得a=

v 2 0

2s

=5 m/s²=0.5g
再由牛頓第二定律得
F_合=f-mg=ma 
f=m（g+a）=mg（1+0.5）=1.5 mg
則阻力應(yīng)為返回艙重力的1.5倍．
答：放出降落傘后返回艙應(yīng)獲得5 m/s²的加速度，降落傘產(chǎn)生的阻力應(yīng)為返回艙重力的1.5倍．

點(diǎn)評(píng)：解決該題關(guān)鍵要能夠把運(yùn)動(dòng)學(xué)公式和牛頓第二定律結(jié)合運(yùn)用求解．