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关于“哥伦比亚”号航天飞机失事的原因,美国媒体报道说,一块脱落的泡沫损伤了左翼并最终酿成大祸。据美国航天局航天计划的Dittemore于2003年2月5日在新闻发布会上说,撞击航天飞机左翼的泡沫最大为20英寸(约50.8cm)长,16英寸(约40.6cm)宽,6英寸(约15.2cm)厚,其质量大约1.3kg,其向下撞击的速度约为250m/s,而航天飞机的上升速度大约为700m/s。假定碰撞时间等于航天飞机前进泡沫的长度所用的时间,相撞后认为泡沫全部附在飞机上。根据以上信息,估算“哥伦比亚”号航天飞机左翼受到的平均撞击力(保留一位有效数字)
泡沫与航天飞机的碰撞看成完全非弹性碰撞,设飞船的质量为M,速度为v1,泡沫的质量为m,速度为v2,对泡沫碰撞航天飞机的过程由动量守恒得,Mv1mv2=(M+m)v
碰撞后共同速度v="(" Mv1mv2)/(M+m),由于M远远大于m,所以vv1=700m/s
泡沫撞击飞机的时间近似为t=L/v=7.3×10-4s
对泡沫运用动量定理可得撞击力F=m(v+v2)/t=1.69×106N
练习册系列答案
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