问题详情:
跳伞运动员从跳伞塔上跳下,当降落伞打开后,伞和运动员所受的空气阻力大小跟下落速度的平方成正比,即f=kv2,已知比例系数k=20N•s2/m2,运动员和伞的总质量m=72kg.设跳伞塔足够高,且运动员跳离塔后即打开伞,取g=10m/s2.
(1)求下落速度达到v=3m/s时,跳伞运动员的加速度大小;
(2)求跳伞运动员最终下落的速度;
(3)若跳伞塔高 h=200m,跳伞运动员在着地前已经做匀速运动,求从开始跳下到即将触地的过程中,伞和运动员损失的机械能.(本问结果保留3位有效数字.)
【回答】
解:(1)因为运动员受的空气阻力f=kv2和重力作用,
由牛顿第二定律:mg﹣f=ma
解得:a=g﹣=7.5m/s2
(2)跳伞员最后匀速运动,
即重力与空气阻力平衡:mg=kv2
解得:v=6m/s
(3)损失的机械能是由于空气阻力,但是空气阻力是随速度变化的力,所以不能直接解出其所做的功,我们可以解出动能和重力势能之和一共减少多少,即损失了多少机械能.
损失机械能:△E=mgH﹣mv2=1.43×105J
答:(1)跳伞员的下落速度达到3m/s时,其加速度为7.5m/s2.
(2)跳伞员最后下落速度为v=6m/s
(3)若跳伞塔高200m,则跳伞员从开始跳下到即将触地的过程中,损失了1.43×105J 机械能.
知识点:机械能守恒定律单元测试
题型:计算题