题目内容

雨滴从高空竖直落到地面的过程中,由于空气阻力的作用,雨滴在下落一段距离后就做匀速运动.已知空气阻力kSv2,其中v是雨滴的下落速度,S是雨滴的横截面积,k是常数,将雨滴看做球形,其质量在下落过程中保持不变,试分析雨滴的运动情况并导出雨滴落地时速度大小与雨滴半径R的关系式.(球的体积V=
43
πR2
分析:雨点最终做匀速直线运动,受重力和阻力,二力平衡;结合密度的定义公式列式后联立求解.
解答:解:设雨滴半径为R,密度为ρ,质量为m,则雨滴下落过程中受力kSv2=ma(3分)v增大时,阻力kSv2增大,加速度为减小,雨滴做加速度逐渐减小的加速运动,
最终当a=0时,雨滴匀速下落.
雨滴匀速下落时,ρ?
4
3
πR3?g-k?πR2?v2=0

解得v=
4ρgR
3k

表明雨滴越大(R越大),其落地速度越大
答:雨滴做加速度逐渐减小的加速运动,雨滴落地时速度大小与雨滴半径R的关系式为v=
4ρgR
3k
点评:本题关键要分析清楚雨点的运动规律,然后根据平衡条件列式求解,基础题.
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