Question

（14分）关于“哥伦比亚”号航天飞机失事的原因，美国媒体报道说，一块脱落的泡沫损伤了左翼并最终酿成大祸。据美国航天局航天计划的Dittemore于2003年2月5日在新闻发布会上说，撞击航天飞机左翼的泡沫最大为20英寸（约50.8cm）长，16英寸（约40.6cm）宽，6英寸（约15.2cm）厚，其质量大约1.3kg，其向下撞击的速度约为250m/s，而航天飞机的上升速度大约为700m/s。假定碰撞时间等于航天飞机前进泡沫的长度所用的时间，相撞后认为泡沫全部附在飞机上。根据以上信息，估算“哥伦比亚”号航天飞机左翼受到的平均撞击力（保留一位有效数字）

Answer 1

解：泡沫与航天飞机的碰撞看成完全非弹性碰撞，设飞船的质量为M，速度为v₁，泡沫的质量为m，速度为v₂，对泡沫碰撞航天飞机的过程由动量守恒得，Mv₁－mv₂=(M+m)v

       碰撞后共同速度v=( Mv₁－mv₂)/(M+m)，由于M远远大于m，所以v≈v₁=700m/s

       泡沫撞击飞机的时间近似为t=L/v=7.3×10^－4s

       对泡沫运用动量定理可得撞击力F=m(v+v₂)/t=1.69×10⁶N