客机一般都配有紧急出口,发生意外情况时,客机着陆后打开紧急出口的舱门,会自动生成一个气囊(由斜面部分AC和水平部分CD构成),乘客可沿该气囊滑行到地面.如图所示,某客机气囊的竖直高度AB=3.0m,斜面长度AC=5.0m,一质量m=60kg的乘客从A处由静止开始滑下,最后停在水平部分的E处.已知乘客与气囊之间的动摩擦因数μ=0.55,忽略乘客在C处速度大小的变化,不计空气阻力,取g=10m/s2,求:
(1)乘客在斜面AC下滑时加速度a1的大小;
(2)乘客从A处开始到滑至E处的时间t.
网友回答
解:(1)乘客在斜面上的受力情况如右图所示.设斜面的倾角为θ,由数学知识得:sinθ=,cosθ=
由牛顿第二定律,有:mgsinθ-μN=ma1
???????????????? N-mg cosθ=0
解得:a1=gsinθ-μgcosθ=1.6m/s2
(2)设下滑时间为t1.在CD滑行时间为t2,
由:AC=a1t12得:=s=2.5s
经过C点时的速度大小为v=a1t1=1.6×2.5m/s=4m/s
乘客在水平部分滑行的加速度为a2==5.5m/s2.
则t2==s≈0.73s
故人经过t=t1+t2=3.23s安全着地.
答:(1)乘客在斜面AC下滑时加速度a1的大小1.6m/s2;
(2)乘客从A处开始到滑至E处的时间t是3.23s.
解析分析:(1)人从斜坡上滑下时受到重力、斜面的支持力和滑动摩擦力,作出力图,根据牛顿第二定律求解加速度.
(2)根据位移公式S=at2乘客求出A运动到C的时间,由速度公式v=at,求得乘客经过C点时的速度大小,再由速度公式求出从C到E的时间.
点评:本题是实际问题,关键要建立物理模型,对问题进行简化,分析人的受力情况和运动情况是基础.