题目内容


2012年10月,奥地利极限运动员菲利克斯•鲍姆加特纳乘气球升至约33.5km的高空后跳下,经过一段时间到达距地面约1.5km高度处,打开降落伞并成功落地,打破了跳伞运动的多项世界纪录.重力加速度的大小g取10m/s2

(1)若忽略空气阻力,该运动员从静止开始下落至1.5km高度处速度的大小约为多少?

(2)实际上,物体在高空中下落时,由于空气阻力的影响,最终会以恒定的速度匀速下降,我们把这个速度叫做收尾速度.高速运动时所受阻力的大小可近似表示为f=kv2,其中v为速率,k为阻力系数,其数值与物体的形状、横截面积及空气密度有关.已知该运动员在某段时间内高速下落的vt图象如图所示.若该运动员和所带装备的总质量m=100kg,则该运动员在达到最大速度时所受阻力的阻力系数k约为多少?


考点:

牛顿第二定律;匀变速直线运动的位移与时间的关系..

专题:

牛顿运动定律综合专题.

分析:

(1)忽略空气阻力时运动员做自由落体运动,由运动公式可求得速度;

(2)由图象可读出最大速度,再由达到最大速度时的平衡关系可求得阻力系数.

解答:

解:(1)设该运动员从开始自由下落至1.5 km高度处,下落的高度为:

h=h1﹣h2=33.5﹣1.5=32km

在1.5 km高度处的速度大小为v,根据运动学公式有v2=2gh

得v=800 m/s

(2)该运动员达到最大速度vmax时,加速度为零,根据牛顿第二定律有:

mg=kvm2

由所给的vt图象可读出:vmax=350 m/s

求得:k=0.008 kg/m;

答:(1)该运动员从静止开始下落至1.5km高度处速度的大小约为800m/s;

(2)该运动员在达到最大速度时所受阻力的阻力系数k约为0.008kg/m.

点评:

本题考查自由落体、牛顿第二定律的应用及读数能力,要学会认真分析物理过程,明确受力情况,即可求解.

 

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