歼-10战机是我国自行设计并装备部队使用的第三代战斗机,性能优异,其短距起飞能力非常强.歼-10战机在t时间内滑行距离x就能达到起飞速度.有人预测它将成为中国未来航空母舰的舰载机,若歼-10战机在甲板长为L(L<x)的航空母舰上起飞速度和陆地上相同,且起飞过程都简化为匀加速运动,则有两种方法助其正常起飞,方法一:在航空母舰静止的情况下,用弹射系统给飞机以一定的初速度;方法二:起飞前先让航空母舰沿飞机起飞方向以某一速度匀速航行.求:
(1)第一种方法中弹射系统使飞机具有的最小速度;
(2)第二种方法中航空母舰匀速运动的最小速度.
网友回答
解:设飞机起飞的加速度为a,起飞的速度为v,则有:
????? x=??????????①
????? v=at????????????? ②
(1)设弹射系统使飞机具有的初速度为v0,有:
??? ? v2-v02≤2aL?? ③
由①②③得:
所以弹射系统使飞机具有的最小初速度为;
(2)设航空母舰的速度为v2,飞机起飞的时间为t1,该时间内航空母舰的位移为x1,飞机的位移为x2,
???? 对航空母舰有:x1=v1t1??? ④
?????对飞机有:?? ⑤
??????????????????? ?⑥
?????两者位移关系:L≥x2-x1? ⑦
由①②及④~⑦式可得:
所以航空母舰匀速运动的最小速度为.
答:第一种方法中弹射系统使飞机具有的最小速为;第二种方法中航空母舰匀速运动的最小速度为.
解析分析:(1)起飞速度是一个瞬时速度,也就是只有当飞机的瞬时速度达到这个值的时候,飞机才可以起飞,通过歼-10战机在t时间内滑行距离x就能达到起飞速度这个条件,根据做匀变速直线运动的物体,,算出起飞速度v;
(2)第一种起飞方式是以一定的初速度做匀加速直线运动,要求在L位移内,速度能达到起飞速度,运用速度位移公式直接可以求解;
(3)第二种起飞方式是让航空母舰匀速运动,这样飞机具有和航空母舰一样的初速度,然后飞机和航空母舰相对运动,相对运动时,它们运动的时间相同,位移之差是一个定值,即为甲板长度L,根据运动学基本公式求解即可.
点评:两个物体沿同一直线运动,讨论两个物体运动速度及位移关系,在分析每个物体运动情况时,要注意运动的相对性.明确运动的参照物.