據(jù)報道,英國著名物理學家、65歲的斯蒂芬?霍金2007年4月26日完成夙愿,成為世界首位體驗零重力飛行的殘障人士.“太空,我來了!”霍金結(jié)束2小時“失重之旅”后如此感慨.這次飛行由美國“零重力”公司操作,使用改裝噴氣飛機“重力一號”進行高速俯沖,以達“失重”體驗.現(xiàn)把整個過程簡化,假設飛機開到6000m的高空后,讓其由靜止開始下落,下落過程中飛機所受空氣阻力為其重力的0.04倍,這樣可以獲得持續(xù)30s之久的失重狀態(tài),緊接著飛機又做勻減速運動,若飛機離地面的高度不得低于200m,重力加速度g=10m/s2,試計算:
(1)飛機在30s內(nèi)所下落的高度
(2)在飛機后來的減速過程中,霍金對座椅的壓力是他重力的多少倍?
(1)根據(jù)牛頓第二定律的:加速下落時的加速度為:a=
=10?0.4=9.6m/s2,
則30s內(nèi)的位移為:x=
at2=×9.6×900=4320m,
(2)30s末的速度為:v=at=9.6×30=288m/s,
勻減速過程中的位移為:h=6000-4320-200=1480m,
則勻減速過程中的加速度大小為:
a′===28.02m/s2,
根據(jù)牛頓第二定律得:
F
N=-mg=ma′
故減速過程中座椅對霍金的彈力為:
F
N=mg+ma=3.80mg
答:(1)飛機在30s內(nèi)所下落的高度為4320m;
(2)飛機在減速過程中,座椅對霍金的彈力是他重力的3.80倍.