题目内容

一艘帆船在湖面上顺风行驶,在风力的推动下做速度,v1=4m/s的匀速直线运动,已知:该帆船在匀速行驶的状态下突然失去风的动力,帆船在湖面上做匀减速直线运动,经过8秒种才能恰好静止;该帆船的帆面正对风的有效面积为S=10m2,帆船的总质量M约为940kg,当时的风速v2=10m/s。若假设帆船在行驶的过程中受到的阻力始终恒定不变,那么由此估算:

(1)有匀速行驶的状态下,帆船受到的动力为多大?

(2)空气的密度约为多少?

(1)470N(2)1.3kg/m3 


解析:

(1)风突然停止后,船体在阻力f的作用下做匀减速运动船体加速度大小:a=△v/△t=4/8=0.5m/s2      (2分)

∴船体只受阻力:f=Ma=940×0.5=470N                       (2分)

帆船在匀速运动时受到风的推力和水的阻力而平衡,所以:

帆船受到风的推力大小:F=f=470N                                                            (2分)

(2)(说明:没有相应的估算过程,直接写出空气密度的不能得分)

在单位时间内,对吹入帆面的空气(柱)应用动量定量有:

Ft=Δm·Δv=ρSΔvt·Δv                                                                   (4分)

Δv=v2-v1=10-4=6m/s                                                                                (2分)        ∴ρ=F/SΔv2≈1.3kg/m3                                                                       (2分)

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