早教吧作业答案频道 -->物理-->
为训练宇航员能在失重状态下工作和生活,需要创造一种失重的环境.在地球表面附近,当飞机模拟某些在重力作用下的运动时,就可以在飞机座舱内实现短时间的完全失重状态.现要求一
题目详情
为训练宇航员能在失重状态下工作和生活,需要创造一种失重的环境.在地球表面附近,当飞机模拟某些在重力作用下的运动时,就可以在飞机座舱内实现短时间的完全失重状态.现要求一架飞机在速率为v1=500m/s时进人失重状态试验,在速率为v2=1000m/s时退出失重状态试验.重力加速度g=10m/s2.试问:
(i)在上述给定的速率要求下,该飞机需要模拟何种运动,方可在一定范围内任意选择失重时间的长短?试定量讨论影响失重时间长短的因素.
(ii)飞机模拟这种运动时,可选择的失重状态的时间范围是多少?
(i)在上述给定的速率要求下,该飞机需要模拟何种运动,方可在一定范围内任意选择失重时间的长短?试定量讨论影响失重时间长短的因素.
(ii)飞机模拟这种运动时,可选择的失重状态的时间范围是多少?
▼优质解答
答案和解析
(i)当飞机作加速度的大小为重力加速度g,加速度的方向竖直向下的运动时,座舱内的试验者便处于完全失重状态.这种运动可以是飞机模拟无阻力下的自由落体运动或竖直上抛运动,也可以是斜抛运动.当进入试验的速率和退出试验的速率确定后,飞机模拟前两种运动时,失重时间的长短都是一定的、不可选择的.
当飞机模拟无阻力作用下的斜抛运动时,失重时间的长短与抛射角有关,可在一定范围内进行选择.
考察飞机模拟无阻力作用下的斜抛运动.
设开始试验时飞机的初速度的大小为v1,方向与水平方向成θ角,起始位置为A点,经做抛物线运动在B点退出试验,
如图所示.以t表示试验经历的时间,在退出试验时的速率为v2,
则有v2x=v1cosθ…(1)
v2y=v1sinθ-gt…(2)
而
=
+
…(3)
由(1)、(2)、(3)式得:
g2t2-2v1gtsinθ+
-
=0…(4)
解(4)式得:
t=
…(5)
由(5)式可知,当进入试验时飞机的速度v1和退出试验时飞机的速度v2确定以后,失重时间的长短可通过角θ来调节.
(ii)当θ=90°时失重时间最长,由(5)式可求得最长失重时间
tmax=150s…(6)
当θ=-90°时,失重时间最短,由(5)式可求得最短失重时间
tmin=50s…(7)
失重时间的调节范围在150s到50s之间.
答:(i)在上述给定的速率要求下,该飞机当飞机模拟无阻力作用下的斜抛运动时,失重时间的长短与抛射角有关,可在一定范围内进行选择.当进入试验时飞机的速度v1和退出试验时飞机的速度v2确定以后,失重时间的长短可通过角θ来调节.
(ii)飞机模拟这种运动时,可选择的失重时间的调节范围在150s到50s之间.
当飞机模拟无阻力作用下的斜抛运动时,失重时间的长短与抛射角有关,可在一定范围内进行选择.
考察飞机模拟无阻力作用下的斜抛运动.
设开始试验时飞机的初速度的大小为v1,方向与水平方向成θ角,起始位置为A点,经做抛物线运动在B点退出试验,
如图所示.以t表示试验经历的时间,在退出试验时的速率为v2,
则有v2x=v1cosθ…(1)
v2y=v1sinθ-gt…(2)
而
v | 2 2 |
v | 2 2x |
v | 2 2y |
由(1)、(2)、(3)式得:
g2t2-2v1gtsinθ+
v | 2 1 |
v | 2 2 |
解(4)式得:
t=
v1sinθ+
| ||||||||
g |
由(5)式可知,当进入试验时飞机的速度v1和退出试验时飞机的速度v2确定以后,失重时间的长短可通过角θ来调节.
(ii)当θ=90°时失重时间最长,由(5)式可求得最长失重时间
tmax=150s…(6)
当θ=-90°时,失重时间最短,由(5)式可求得最短失重时间
tmin=50s…(7)
失重时间的调节范围在150s到50s之间.
答:(i)在上述给定的速率要求下,该飞机当飞机模拟无阻力作用下的斜抛运动时,失重时间的长短与抛射角有关,可在一定范围内进行选择.当进入试验时飞机的速度v1和退出试验时飞机的速度v2确定以后,失重时间的长短可通过角θ来调节.
(ii)飞机模拟这种运动时,可选择的失重时间的调节范围在150s到50s之间.
看了为训练宇航员能在失重状态下工作...的网友还看了以下:
如图所示,在某次发射卫星过程中,卫星由近地圆形轨道进入椭圆轨道,图中O点为地心,地球半径为R,A点 2020-06-16 …
2017·安徽省合肥市第一中学高三第三阶段考试空间站是一种在近地轨道长时间运行,可供多名航天员巡防 2020-06-18 …
“嫦娥一号”于2009年3月1日下午4时13分成功撞月,从发射到撞落历时433天,标志我国一期探月 2020-06-27 …
“嫦娥一号”是我国月球探测“绕、落、回”三期工程的第一个阶段,也就是“绕”。发射过程中为了防止偏离 2020-06-27 …
“嫦娥一号”卫星工程是我国月球探测“绕、落、回”三期工程的绕月工程.发射过程中为了防止偏离轨道,卫 2020-06-27 …
空间站是一种在近地轨道长时间运行,可供多名航天员巡防,长期工作和生活的载人航天器,如图所示,某空间 2020-07-10 …
小学六年级数学1.一批工人到甲、乙两地工作,甲工地的工作量是乙地工作量的1.5倍.上午在甲工地的人 2020-07-25 …
人造地球卫星沿椭圆轨道绕地球运行,离地球最近的一点叫近地点,最远的一点叫远地点.下列说法正确的是() 2020-11-24 …
我们航天技术正在飞速发展,在我国航天史上第一颗人造地球卫星绕地球运动的轨迹为一椭圆.设它在近地点时离 2020-12-23 …
一批工人到甲乙两个工地工作,.甲工地的工作量是乙工地的工作量的1又1/2倍.上午去甲工地的人数是去乙 2020-12-25 …