2013年9月16日,济南*在“保钓演习”中,某特种兵进行了飞行跳伞表演.该伞兵从距地面高度为H的高空静止的...
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2013年9月16日,济南*在“保钓演习”中,某特种兵进行了飞行跳伞表演.该伞兵从距地面高度为H的高空静止的直升飞机上跳下做自由落体运动,在t0时刻速度达到v1时打开降落伞,由于受到大于重力的阻力作用开始减速下落,在接近3t0时刻伞兵已经做匀速运动,在3t0时刻以速度v2着地.他运动的速度随时间变化的规律如图示.假设伞兵连同装备总质量为m,伞兵打开降落伞后所受阻力与速度成正比,即f=kv。求:
(1)该处的自由落体加速度;
(2)阻力系数k;
(3)伞兵打开降落伞后速度为v时的加速度;
(4)伞兵在跳伞过程中克服阻力所做的功。
【回答】
(1) g==v1/t0 (2分)
(2)伞兵以速度v2下落时,f2=kv2(1分)伞兵匀速下落,f2=mg(1分)
联立解得阻力系数k=mg/ v2=mv1/v2t0(1分)
(3)伞兵打开降落伞后速度为v时所受阻力f=kv
由牛顿第二定律,kv-mg=ma(2分)
解得加速度a=-g=v1(1-)/t0,方向竖直向上(2分)
(4)对伞兵的跳伞过程,由动能定理,mgH-W=mv22(2分)
解得克服阻力所做的功W= mgH-mv22=m(v1H/t0-v22/2)(2分)
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