题目内容

一架军用直升机悬停在距离地面64m的高处,将一箱军用物资由静止开始投下,如果不打开物资上的自动减速伞,物资经4s落地.为了防止物资与地面的剧烈撞击,须在物资距离地面一定高度时将物资上携带的自动减速伞打开.已知物资接触地面的安全限速为2m/s,减速伞打开后物资所受空气阻力是打开前的18倍.减速伞打开前后的阻力各自大小不变,忽略减速伞打开的时间,取g=10m/s2.求
(1)减速伞打开前物资受到的空气阻力为自身重力的多少倍?
(2)减速伞打开时物资离地面的高度至少为多少?
分析:(1)设物资质量为m,不打开伞的情况下,由运动学公式求得加速度,根据牛顿第二定律即可求解;
(2)设物资落地速度恰为v=2m/s,减速伞打开时的高度为h,开伞时的速度为v0,由牛顿第二定律和运动学公式即可求解.
解答:解:(1)设物资质量为m,不打开伞的情况下,由运动学公式和得H=
1
2
a1t2

解得 a1=8m/s2            
根据牛顿第二定律得:mg-f=ma1
解得  f=0.2mg
(2)设物资落地速度恰为v=2m/s,减速伞打开时的高度为h,开伞时的速度为v0
由牛顿第二定律得18f-mg=ma2
解得 a2=26m/s2            
运动学公式得:H-h=
v
2
0
2a1

h=
v
2
0
-v2
2a2

解得  h=15m              
答:(1)减速伞打开前物资受到的空气阻力为自身重力的0.2倍;
(2)减速伞打开时物资离地面的高度至少为15m.
点评:复杂运动过程都是由简单过程组成的,因此解答复杂运动问题,关键是分析清楚其运动过程,搞清运动形式,然后根据相应规律列方程求解.
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