Question

為了減少戰(zhàn)斗機起飛時在甲板上加速的時間和距離，現代航母大多采用了蒸汽彈射技術。一架總質量M=5.0×10³kg的戰(zhàn)機如果采用滑行加速（只依靠自身動力系統(tǒng)加速），要達到v_o=60m／s的起飛速度，甲板水平跑道的長度至少為120m。采用蒸汽彈射技術，戰(zhàn)機在自身動力和持續(xù)的蒸汽動力共同作用下只要水平加速60m就能達到起飛速度。假設戰(zhàn)機起飛過程是勻加速直線運動，航母保持靜止，空氣阻力大小不變，取g=l0m／s²。
（1）采用蒸汽彈射技術，求戰(zhàn)機加速過程中加速度大小以及質量m=60kg的飛行員受到座椅作用力的大�。�
（2）采用蒸汽彈射技術，彈射系統(tǒng)的彈力為多大？彈力在加速60m的過程中對戰(zhàn)機做的功是多少？

Answer 1

解：（1）設戰(zhàn)機在自身動力和蒸汽動力共同作用下滑行的加速度為a，則
v₀²=2as
解得a=30m/s²
飛行員受到座椅水平方向的作用力F_x=ma=1.8×10³N
飛行員受到座椅豎直方向的作用力F_y=mg=6.0×10²N
飛行員受到座椅作用力的大小
（2）設戰(zhàn)機只依靠自身動力作用下滑行的加速度為a₁，空氣阻力為f，自身動力大小F₁，彈射系統(tǒng)的彈力大小F₂，則
v₀²=2a₁s₁
F₁－f=Ma₁
F₂＋F₁－f=Ma
代入數據得F₂=7.5×10⁴N
彈射系統(tǒng)的彈力對戰(zhàn)機做的功W₂=F₂s=4.5×10⁶J