Question

 (13分）作为一名毕生研究重力和黑洞的物理学家，几乎完全瘫痪的英国科学家霍金于
2007年4月26日在美国佛罗里达州亲自感受零重力状态下的飞行。美国佛罗里达州太空旅游公司“零重力”公司管理人员介绍，霍金乘坐的“重力一号”飞机在佛罗里达州肯尼迪航天中心起飞，在升至约9780米高空后，让其自由下落，以模拟一种无重力的环境，这个过程可经历长达约24s的完全失重体验,接下来飞机向下做匀减速运动，直到降到距地面2100m处，竖直方向的速度减为零。试估计霍金在超重状态所对座椅的竖直向下的压力是重力的多少倍。（不考虑高度对重力加速度的影响，g取lOm/s²)

Answer 1

解：全过程分为两个阶段：第一阶段是自由落体运动，第二阶段匀减速直线下落，直到减为零。

  第一阶段：自由落体下落的高度为

                              （2分）

              （1分）

下落的末速度

       （2分）

第二阶段做匀减速下落，设下落的加速度大小为  

下落的位移为：   （2分）

由速度位移公式得：                     （2分）

所以：            （1分）

对霍金受力分析得竖直方向受力为：             （2分）

由牛顿第三定律得，减速下落的过程中，霍金对座椅的竖直向下的压力约为重力

的1.6倍。                                  （1分）