2012年10月,奥地利极限运动员菲利克斯?鲍姆加特纳乘热气球升至约39km的高空后跳下,经过4分20秒到达距地面约1.5km高度处,打开降落伞并成功落地,打破了跳伞运动的多项世界纪录,取重力加速度的大小g=10m/s2.
(1)忽略空气阻力,求该运动员从静止开始下落至1.5km高度处所需的时间及其在此处速度的大小;
(2)实际上,物体在空气中运动时会受到空气的阻力,高速运动时所受阻力的大小可近似表示为f=kv2,其中v为速率,k为阻力系数,其数值与物体的形状、横截面积及空气密度有关.已知该运动员在某段时间内高速下落的v-t图象如图所示,若该运动员和所穿装备的总质量m=100kg,试估算该运动员在达到最大速度时所受阻力的阻力系数.(结果保留1位有效数字) 物理
网友回答
【答案】 (1)设运动员从开始自由下落至1.5km高度处的时间为t,下落距离为S,在1.5km高度出的速度为v,根据运动学公式,有:
v=gt ①
s=12gt2 ②
根据题意,有:
s=39km-1.5km=37.5km=37500m ③
联立①②③解得:
t=87s,
v=870m/s;
(2)该运动员达到最大速度vmax时,加速度为零,根据牛顿第二定律,有:
mg=kv2
【问题解析】
(1)忽略空气阻力,运动员做自由落体运动,根据速度时间关系公式和位移时间关系公式列式后联立求解即可;(2)由图象得到最大速度,然后根据平衡条件列式求解即可. 名师点评 本题考点 匀变速直线运动的速度与时间的关系;匀变速直线运动的位移与时间的关系. 考点点评 本题关键是明确运动员的受力情况和运动情况,知道当阻力与重力平衡时,运动员的速度达到最大值,不难.
【本题考点】
匀变速直线运动的速度与时间的关系;匀变速直线运动的位移与时间的关系. 考点点评 本题关键是明确运动员的受力情况和运动情况,知道当阻力与重力平衡时,运动员的速度达到最大值,不难.