中国长征3号甲火箭全长52.52米,是三级液体助推火箭,一、二级为常规燃料,第三级为液氢液氧燃料.整个火箭起飞质量240吨,起飞推力3000千牛.装载“嫦娥一号”卫星的长征三号甲火箭在高达85米的3号发射塔发射,本题所涉及过程不考虑空气阻力,火箭质量不变,重力加速度恒定取g=10m/s2.
(1)火箭发射后经过多少时间飞离发射塔.
(2)假设火箭竖直向上加速飞行,经过150秒一二级火箭分离,一级火箭残骸竖直上抛,求一二级火箭分离后,一级火箭残骸经过多少时间落回地面.
网友回答
解:(1)根据牛顿第二定律F-mg=ma
得:a=
根据H=得:
(2)经过t1=150s后火箭的速度v=at1=375m/s
高度h1=
一级火箭残骸竖直上抛的高度h2=
时间为
所以自由下落的高度为h1+h2,下落的时间
所以一二级火箭分离后,一级火箭残骸落回地面的时间为t=t2+t3=121.5s.
答:(1)火箭发射后经过8.2s飞离发射塔.
(2)一二级火箭分离后,一级火箭残骸经过121.5s落回地面.
解析分析:(1)对火箭进行受力分析,根据牛顿第二定律求出发射时的加速度,发射后火箭做匀加速直线运动,根据位移时间公式即可求解;
(2)先求出150s时的速度和高度,再求出一级火箭残骸竖直上抛的高度和时间,然后求出其下落到地面的时间,两者之和即为所求时间.
点评:本题主要考查了牛顿第二定律及运动学基本公式的直接应用,难度适中.