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2012年11月23日上午,由来自东海舰队“海空雄鹰团”的飞行员戴明盟驾驶的中国航母舰载机歼-15降落在“辽宁舰”甲板上,首降成功,随后舰载机通过滑跃式起飞成功。滑跃起飞有点象高山滑雪,主要靠甲板前端的上翘来帮助战斗机起飞,其示意图如图所示,设某航母起飞跑道主要由长度为L1=160m的水平跑道和长度为L2=20m的倾斜跑道两部分组成,水平跑道与倾斜跑道末端的高度差m。一架质量为kg的飞机,其喷气发动机的推力大小恒为N,方向与速度方向相同,在运动过程中飞机受到的平均阻力大小为飞机重力的0.1倍,假设航母处于静止状态,飞机质量视为不变并可看成质点,倾斜跑道看作斜面,不计拐角处的影响。取m/s2。

(1) 求飞机在水平跑道运动的时间.

(2) 求飞机到达倾斜跑道末端时的速度大小.

(3) 如果此航母去掉倾斜跑道,保持水平跑道长度不变,现在跑道上安装飞机弹射器,此弹射器弹射距离为84m,要使飞机在水平跑道的末端速度达到100m/s,则弹射器的平均作用力多大?(已知弹射过程中发动机照常工作)ks5u

解(1)设飞机在水平跑道加速度a1,阻力为f

           由牛顿第二定律得     ………………(2分)

               …………………(1分)

联立以上二式并代入数值解得:飞机在水平跑道运动的时间 t1=8s ……(2分)

(2)设飞机在水平跑道末端速度为v1,倾斜跑道末端速度为v2,加速度为a2

平跑道上:   ………………(1分)

倾斜跑道上:由牛顿第二定律有  …………………(2分)

又  ……………………(1分)

联立以上各式并代入数值解得:v2=2 m/s  …………………(2分)

(3)设弹射器的平均作用力为F1,弹射距离为x,飞机在跑道末端速度为v3

由动能定理得    ………………(3分)ks5u

代入数值解得:   ………………………(2分)

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