Question

16．為訓(xùn)練航天員適應(yīng)失重狀態(tài)下的工作和生活，需創(chuàng)造失重環(huán)境．訓(xùn)練時(shí)可通過飛行器在空中的某種飛行動(dòng)作來創(chuàng)造完全失重環(huán)境．若飛行器由速率v₁=100m/s時(shí)開始進(jìn)入完全失重狀態(tài)，從安全考慮，要求速率達(dá)到v₂=500m/s時(shí)退出失重試驗(yàn)．為使失重訓(xùn)練的有效時(shí)間最長(zhǎng)，飛行器應(yīng)在空中沿怎樣的軌跡飛行？請(qǐng)估算最長(zhǎng)飛行時(shí)間t及飛行的總路程s．重力加速度取g=10m/s²．（溫馨提示：嘗試畫出拋體運(yùn)動(dòng)軌跡示意圖進(jìn)行分析）

Answer 1

分析 當(dāng)飛行器做豎直上拋運(yùn)動(dòng)時(shí)，完全失重時(shí)間最長(zhǎng)，根據(jù)速度時(shí)間關(guān)系式求出時(shí)間，求出上升和下降的高度，即可求出總路程

解答 解：經(jīng)分析可知，當(dāng)飛行器做豎直上拋運(yùn)動(dòng)時(shí)，完全失重時(shí)間最長(zhǎng)，設(shè)向上為正方向      則v₂=v₁-gt
代入數(shù)據(jù)-500=100-10t
解得             t=60s
上升的距離         ${h}_{1}=\frac{{v}_{1}^{2}}{2g}=\frac{10{0}^{2}}{2×10}m=500m$
自由下落的距離     ${h}_{2}=\frac{{v}_{2}^{2}}{2g}=\frac{50{0}^{2}}{2×10}=12500m$
故飛行器飛行的總路程為      h=h₁+h₂=13000m
答：飛行器應(yīng)在空中豎直上拋運(yùn)動(dòng)軌跡飛行，請(qǐng)估算最長(zhǎng)飛行時(shí)間t為60s及飛行的總路程s為13000m

點(diǎn)評(píng) 本題關(guān)鍵是分析清楚飛行器的運(yùn)動(dòng)情況，然后對(duì)其運(yùn)用運(yùn)動(dòng)學(xué)公式列式計(jì)算，題型很新穎，認(rèn)真審題再運(yùn)用物理規(guī)律求解．