“神舟五号”返回地球,穿越大气层后,在一定的高度打开阻力降落伞进一步减速下降,这一过程中若返回舱所受的空气阻力与速度的平方成正比(设比例系数为k),所受空气浮力恒定不

发布时间:2020-08-09 11:20:07

“神舟五号”返回地球,穿越大气层后,在一定的高度打开阻力降落伞进一步减速下降,这一过程中若返回舱所受的空气阻力与速度的平方成正比(设比例系数为k),所受空气浮力恒定不变,且认为返回舱竖直降落.从某时刻开始计时,返回舱运动的v~t图象如图中的AD曲线所示,图中AB是曲线在A点的切线,切线交于横轴上一点B,其坐标为(6,0),CD是曲线AD的渐近线,假如返回舱的总质量M=400kg,g取10m/s2,试问:
(1)开始计时时返回舱的加速度多大?
(2)在这一阶段返回舱所受的浮力多大?(保留到整数)

网友回答

解:(1)零时刻的加速度等于AB直线的斜率,故
             
即开始计时时返回舱的加速度大小为20m/s2.
(2)在A点返回舱受到重力、浮力和空气阻力,根据牛顿第二定律,有
…①
当以最大速度匀速行驶时,有
…②
由①式和②式得
                          
         
F浮≈3991N                                      
即在这一阶段返回舱所受的浮力为3991N.
解析分析:(1)速度时间图象上某点的切线的斜率表示该点的对应时刻的加速度,故零时刻的加速度等于AB直线的斜率;
(2)对刚释放和最大速度时刻分别受力分析,然后根据牛顿第二定律列式解方程即可求解.


点评:本题关键是对返回舱的运动情况分析清楚,利用速度时间图象得出各个时刻的加速度,然后根据牛顿第二定律列式求出浮力大小.
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