Question

美國“肯尼迪”號航空母艦艦體長318.5m，艦上有幫助飛機起飛的彈射系統(tǒng)．飛行甲板上用于飛機起飛的跑道長200m，艦上搭載的戰(zhàn)機為“F/A-18”型（綽號大黃蜂）戰(zhàn)機．已知該型號戰(zhàn)機的總質量為16噸，最小起飛速度為50m/s．該戰(zhàn)機起飛時在跑道上滑行過程中所受阻力為其重力的0.1倍，發(fā)動機產(chǎn)生的推力為8×l0⁴N．（重力加速度g=10m/s²）
求：
（1）該戰(zhàn)機起飛時在跑道上滑行過程中的加速度；
（2）為保證戰(zhàn)機正常起飛，彈射系統(tǒng)對飛機至少做多少功：
（3）若彈射系統(tǒng)已經(jīng)損壞，可采用什么方法使飛機在航空母艦上起飛．

Answer 1

分析：（1）根據(jù)牛頓第二定律求出戰(zhàn)機起飛時在跑道上滑行過程中的加速度．
（2）根據(jù)勻變速直線運動的速度位移公式求出戰(zhàn)機的初速度，根據(jù)彈射系統(tǒng)對戰(zhàn)機做的功等于飛機的初動能，求出彈射系統(tǒng)對戰(zhàn)機做的功．
（3）若彈射系統(tǒng)損壞，只要讓航空母艦以一定的速度行駛，這樣飛機起飛的速度等于航空母艦的初速度，可以使得飛機在一定的位移內速度達到50m/s．

解答：解：（1）根據(jù)牛頓第二定律得：F-F_f=ma
F_f=0.1mg
代入可解得：a=4m/s²
（2）設飛機被彈射系統(tǒng)彈出時速度為v₀，彈射系統(tǒng)對其做功為W，則：W=

1

2

m

v

2 0

離開彈射系統(tǒng)后做勻加速運動．離開地面時的速度為v_t，則：

v

2 t

-

v

2 0

=2ax
代入數(shù)值后解得：W=7.2×10⁶J
（3）若沒有彈射系統(tǒng)，只要讓航母沿著飛機起飛的方向，以一定的速度前進，就能保證飛機正常起飛．
答：（1）該戰(zhàn)機起飛時在跑道上滑行過程中的加速度a=4m/s²．
（2）為保證戰(zhàn)機正常起飛，彈射系統(tǒng)對飛機至少做7.2×10⁶J．
（3）若沒有彈射系統(tǒng)，只要讓航母沿著飛機起飛的方向，以一定的速度前進，就能保證飛機正常起飛．

點評：解決本題的關鍵掌握勻變速直線運動的速度位移公式，以及掌握牛頓第二定律，并能熟練運用．