跳伞运动员从金茂大厦的八十九层的345米高处飞身跃下,跳落到大厦西侧的草坪上.当降落伞全部打开时,伞和运动员所受的空气阻力大小跟下落速度的平方成正比,即f=kv2,已知比例系数k=20N?s2/m2.运动员和伞的总质量m=72kg,假定运动员起跳速度忽略不计且跳离平台即打开降落伞,g取10m/s2,求:
(1)跳伞员的下落速度达到3m/s时的加速度大小;
(2)跳伞员最后着地速度大小;
(3)跳伞员从开始跳下到即将触地的过程中,损失的机械能.
网友回答
解:(1)由牛顿第二定律:mg-f=ma
其中f=kv2
解得:
(2)跳伞员最后匀速运动,根据平衡条件,有:
解得:
(3)根据能量守恒定律,损失的机械能为:=72×J
答:(1)跳伞员的下落速度达到3m/s时的加速度大小为7.5m/s2;
(2)跳伞员最后着地速度大小为6m/s;
(3)跳伞员从开始跳下到即将触地的过程中,损失的机械能为1.47×105J.
解析分析:(1)降落伞和运动员整体受重力和阻力,根据牛顿第二定律列式求解加速度;
(2)跳伞员先加速运动,阻力越来越大,最后匀速运动,重力和阻力相等,根据平衡条件列式求解;
(3)损失的机械能等于减小的重力势能减去增加的动能,即根据能量守恒定律列式求解.
点评:本题关键明确降落伞和运动员整体的运动规律,然后运用牛顿第二定律和平衡条件列式求解.