Question

美國密執(zhí)安大學五名學習航空航天工程的大學生搭乘NASA的飛艇參加了“微重力學生飛行機會計劃”，飛行員將飛艇開到6000m的高空后，讓飛艇由靜止下落，以模擬一種微重力的環(huán)境．下落過程飛艇所受空氣阻力為其重力的0.04倍，這樣，可以獲得持續(xù)25s之久的失重狀態(tài)，大學生們就可以進行微重力影響的實驗．緊接著飛艇又做勻減速運動，若飛艇離地面的高度不得低于500m．重力加速度g取10m/s²，試計算：
（1）飛艇在25s內所下落的高度；
（2）在飛艇后來的減速過程中，大學生對座位的壓力是其重力的多少倍．

Answer 1

解：（1）設飛艇在25s內下落的加速度為a₁，根據牛頓第二定律可得mg-F₁=ma₁
解得：
飛艇在25s內下落的高度為
（2）25s后飛艇將做勻速運動，開始減速時飛艇的速度v為 v=a₁t=240m/s
減速運動下落的最大高度為 h₂=（6000-3000-500）m=2500m
減速運動飛艇的加速度大小a₂至少為
設座位對大學生的支持力為F_N，則
F_N-mg=ma₂，
F_N=m（g+a₂）=2.152mg
F'_N=-F_N
即大學生對座位壓力是其重力的2.152倍．
答：（1）飛艇在25s內所下落的高度為3000m；
（2）在飛艇后來的減速過程中，大學生對座位的壓力是其重力的2.152倍．
分析：（1）設飛艇在25s內下落的加速度為a₁，根據牛頓第二定律列式求出加速度，根據勻加速直線運動位移時間公式即可求解；
（2）25s后飛艇將做勻速運動，開始減速時飛艇的速度v為v=a₁t，根據飛艇離地面的高度不得低于500m求出勻減速運動的最小加速度，對大學生進行受力分析并根據牛頓第二定律即可解題．
點評：本題主要考查了牛頓第二定律和勻變速直線運動基本公式的應用，難度適中．