演绎式探究------研究空气阻力:(1)物体在空气中上下运动会受到空气的阻力.一般情况下,半径为r的氢气球以速度v运动时,所受的阻力f与速度v成正比,与半径r的关系

发布时间:2020-07-29 19:47:12

演绎式探究------研究空气阻力:
(1)物体在空气中上下运动会受到空气的阻力.一般情况下,半径为r的氢气球以速度v运动时,所受的阻力f与速度v成正比,与半径r的关系可用图甲图象表示.则阻力f与速度v、半径r的关系可表示为:________,其中k为常数.
A.f=kvr????B.f=????C.f=kvr2??????D.f=
(2)若氢气球在上升过程中体积不变,速度越大,受到的阻力越________.
(3)若氢气密度为ρ0、空气的密度为ρ,气球自静止释放后上升时的v-t图象如图乙所示,设氢气球半径为r且上升过程中体积不变.请推导出速度vT的表达式:vT=________.(已知球的体积V球=πr3)

网友回答

解:(1)由图甲可知,f是关于r的二次函数,所以f与r的二次方成正比,又已知f与速度v成正比,所以阻力f与速度v、半径r的关系式可表示为f=kvr2.
(2)由(1)知,半径为r的氢气球以速度v运动时,所受的阻力f与速度v成正比,所以若氢气球在上升过程中体积不变,速度越大,受到的阻力越大.
(3)氢气球在空气中上升时受重力、浮力和阻力的作用.
氢气球受到的重力:G=mg=ρVg=πr3ρ0g;
氢气球所受浮力:F浮=ρVg=πr3ρg;
由(1)知,当氢气球速度为vT时,氢气球受到的阻力为:f=kvTr2
由图乙知,当速度为vT时,氢气球将匀速上升,此时氢气球所受合力为零,则G+f=F浮.
πr3ρ0g+kvTr2=πr3ρg
解得vT=
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