Question

美国密执安大学五名学习航空航天工程的大学生搭乘NASA的飞艇参加了“微重力学生飞行机会计划”．飞行员将飞艇开到6000 m的高空后，让飞艇由静止下落，以模拟一种微重力的环境．下落过程飞艇所受空气阻力为其重力的0.04倍，这样，可以获得持续25 s之久的失重状态，大学生们就可以进行微重力影响的实验．紧接着飞艇又做匀减速运动．若飞艇离地面的高度不得低于500 m，重力加速度g取10m/s²，试计算：

(1)飞艇在25 s内下落的高度；

(2)在飞艇后来的减速过程中，大学生对座位的压力是其重力的多少倍．

【解析】：(1)设飞艇在25s内下落的加速度为a₁，根据牛顿第二定律可得

mg－F_阻＝ma₁，

解得：a₁＝＝9.6 m/s².

飞艇在25 s内下落的高度为

h₁＝a₁t²＝3000m.

(2)25 s后飞艇将做匀减速运动，开始减速时飞艇的速度v为

v＝a₁t＝240m/s.

减速运动下落的最大高度为

h₂＝(6000－3000－500)m＝2500 m.

减速运动飞艇的加速度大小a₂至少为

a₂＝＝11.52 m/s².

设座位对大学生的支持力为N，则

N－mg＝ma₂，

N＝m(g＋a₂)＝2.152mg

根据牛顿第三定律，N′＝N

即大学生对座位压力是其重力的2.152倍．

 

Answer 1

：(1)3000 m　(2)2.152倍