Question

中國遼寧號航空母艦是中國人民解放軍海軍的第一艘航空母艦。2012年9月25日，該艦正式加入中國海軍序列。11月25日，殲-15艦載機在航母上成功起降了，為中國航母戰斗力的形成邁出了極為關鍵的一步。殲-15飛機是我國自行設計研制的首型艦載多用途戰斗機，具有完全的自主知識產權。航空母艦上的起飛跑道可以簡化為如圖所示，假設航空母艦上的起飛跑道由長度為L₁=1.6×10² m 的水平跑道和長度為L₂ = 20 m的傾斜跑道兩部分組成。水平跑道與傾斜跑道末端的高度差h = 4.0 m。艦載機質量為m = 2.0×10⁴ kg的飛機,其發動機的推力大小恒為F = 1.2×10⁵ N，方向與速度方向相同，在運動過程中飛機受到的平均阻力大小為飛機重力的0.1倍。假設航母處于靜止狀態，飛機質量視為不變并可看成質點,取g = 10 m/s²。

（1）求飛機到達傾斜跑道末端時的速度大小；

（2）為了使飛機在傾斜跑道的末端達到起飛速度100 m/s，外界還需要在整個水平軌道對飛機施加助推力，求助推力F推的大小。

 

Answer 1

解析：（1）飛機在水平跑道上運動時，水平方向受到推力與阻力作用，設加速度大小為a₁、末速度大小為v₁，有

                           

                                  

代入已知數據可得   = 40 m/s，                    

 飛機在傾斜跑道上運動時，沿傾斜跑道受到推力、阻力與重力沿斜面分力作用，設沿斜面方向的加速度大小為a₂、末速度大小為v₂，沿斜面方向有

                              

                          

                                              

                                  

（2）飛機在水平跑道上運動時，水平方向受到推力、助推力與阻力作用，設加速度大小為a´₁、末速度大小為v´₁，有

                                   

                                         

飛機在傾斜跑道上運動時，沿傾斜跑道受到推力、阻力與重力沿斜面分力作用沒有變化，加速度大小仍有a´₂= 3.0 m/s²

                              

根據題意，v´₂ = 100 m/s，代入數據解得

                

另解：（1）全過程應用于動能定理得：

代入數據解得:

（2）全過程應用于動能定理得：

代入數據解得: