一个质量为1500kg行星探测器从某行星表面竖直升空,发射时发动机推力恒定,发射升空后8s末,发动机突然间发生故障而关闭;如图所示为探测器从发射到落回出发点全过程的速度图象;已知该行星表面没有大气,不考虑探测器总质量的变化;求:
(1)探测器在行星表面上升达到的最大高度;
(2)探测器落回出发点时的速度;
(3)探测器发动机正常工作时的推力.
网友回答
解:(1)24s末达到最高点,由于图线与坐标轴包围的面积,故H=
(2)发动机关闭后,探测器减速上升的过程中,只受重力,加速度大小为g=
探测器返回地面的过程有:v2=2gh
解得:v=32m/s
(3)加速过程,加速度大小为a1=
根据牛顿第二定律,有
??? F-mg=ma1
解得? F=m(g+a1)=18000N
答:(1)探测器在行星表面上升达到的最大高度为768m;
(2)探测器落回出发点时的速度为32m/s;
(3)探测器发动机正常工作时的推力为18000N.
解析分析:(1)图象在0-24s范围内“面积”表示探测器在行星表面达到的最大高度,由数学知识求解.
(2)发动机关闭后,探测器的加速度等于该行星表面的重力加速度,由图象的斜率求出,再根据速度位移公式求解探测器落回出发点时的速度.
(3)在0-8s时间内,由斜率求出加速度,根据牛顿第二定律求出发动机的推动力.
点评:本题关键分析清楚探测器的运动规律,然后根据运动学公式结合牛顿第二定律列式求解.