题目内容

质量为M的气球上有一质量为m的人,共同静止在距地面高为h的空中.现在从气球中放下一根不计质量的软绳,人沿着软绳下滑到地面.则软绳至少为多长,人才能安全到达地面?
   
人和气球原来静止,说明人和气球组成的系统所受外力(重力和浮力)的合力为零.在人沿软绳下滑的过程中,它们所受的重力和浮力都没变,故系统的合外力仍为零,动量守恒.设人下滑过程某一时刻速度大小为v,此时气球上升的速度大小为V,取向上方向为正,由动量守恒定律得MV-mv=0,即MV=mv.
由于下滑过程中的任一时刻,人和气球的速度都满足上述关系,故它们在这一过程的平均速度也满足这一关系,即 M=m.同乘以人下滑的时间,得Mt=mt,即MH=mh.气球上升的高度为 H=h.
人要安全到达地面,绳长至少为L=H+h=+h=h.
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