据报道,英国著名物理学家、65岁的斯蒂芬?霍金2007年4月26日完成夙愿,成为世界首位体验零重力飞行的残障人士.“太空,我来了!”霍金结束2小时“失重之旅”后如此感

发布时间:2020-08-10 08:06:56

据报道,英国著名物理学家、65岁的斯蒂芬?霍金2007年4月26日完成夙愿,成为世界首位体验零重力飞行的残障人士.“太空,我来了!”霍金结束2小时“失重之旅”后如此感慨.这次飞行由美国“零重力”公司操作,使用改装的喷气飞机“重力一号”进行高速俯冲.以达“失重”体验.现把整个过程简化,假设飞机开到6000m的高空后,让其由静止开始下落,下落过程中飞机所受空气阻力相比重力可以忽略,这样可以获得持续30s之久的失重状态;紧接着飞机又做匀减速运动,到达离地面的高度为300m时速度减为0.取重力加速度g=10m/s2,试计算:
(1)霍金在失重的30s内下落的高度和下落30s时的速度;
(2)飞机在减速过程中的加速度;
(3)飞机在减速过程中,座椅对霍金的弹力是他重力的多少倍?

网友回答

解:(1)根据自由落体运动的位移公式得
霍金自由下落30s的位移

根据自由落体运动的速度公式得
v=gt=300m/s
(2)根据匀变速运动的速度和位移的关系公式有
0-v2=2ah
故减速过程中的加速度为
a=-37.5m/s2
(3)根据牛顿第二定律,座椅的弹力和重力的合力提供加速度,
mg-FN=ma
故减速过程中座椅对霍金的弹力为
FN=mg-ma=4.75mg
答:(1)霍金在失重的30s内下落的高度为4500m,下落30s时的速度为300m/s;
(2)飞机在减速过程中的加速度37.5m/s2;
(3)飞机在减速过程中,座椅对霍金的弹力是他重力的4.75倍.
解析分析:(1)根据自由落体运动的位移公式和速度公式求解.
(2)根据匀变速运动的速度和位移的关系公式求解.
(3)根据牛顿第二定律,座椅的弹力和重力的合力提供加速度,列式求解.

点评:本题是牛顿定律和运动学规律的综合应用,要抓住两个过程的联系:速度关系和位移关系.
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