翼型降落伞有很好的飞行性能。它被看作飞机的机翼,跳伞运动员可方便地控制转弯等动作。其原理是通过对降落伞的调节,使空气升力和空气摩擦力都受到影响。已知:空气升力F1与飞行方向垂直,大小与速度的平方成正比,F1=C1v2;空气摩擦力F2与飞行方向相反,大小与速度的平方成正比,F2=C2v2。其中C1、C2相互影响,可由运动员调节,C1 C2满足如图b所示的关系。试求:
28.画出了运动员携带翼型伞跳伞后的两条大致运动轨迹。试对两位置的运动员画出受力示意图并判断,①、②两轨迹中哪条是不可能的,并简要说明理由;
29.伞最终匀速飞行的速度v与地平线的夹角为a,试从力平衡的角度证明:
tana=C2/C1;
装备的总质量为70kg,匀速飞行的速度v与地平线的夹角a约20°(取tan200=4/11),匀速飞行的速度v多大?(g取10m/s2,结果保留3位有效数字)
②轨迹是不可能的
①位置,三力可能平衡(或三力的合力可能与速度在一直线),运动员做直线运动
②位置,合力方向与速度方向不可能在一直线,所以不会沿竖直方向做直线运动
②轨迹不可能存在
本题主要考查了机械能守恒定律;牛顿第二定律;向心力。
物体做直线运动的条件是所受的合力方向与速度方向在一条直线上,根据运动员和翼型伞的受力情况进行判断。
能正确的理解题目所提示的信息,并有一定的数据解读能力是解决该题的关键。
以上已经证明;
由①位置的受力分析可知,匀速运动时
F1=mg.cosa=C1v2……⑴
F2=mg.sina=C2v2……⑵
两式消去mg和v得tana=C2/C1
本题主要考查了机械能守恒定律;牛顿第二定律;向心力。
由①位置的受力分析,匀速运动时对重力进行分解,根据平衡条件求解。
能正确的理解题目所提示的信息,并有一定的数据解读能力是解决该题的关键。
匀速飞行的速度是10.9m/s
在图b中过原点作直线,正确得到直线与曲线的交点C2=2,C1=5.5(5.5~5.6均正确)根据F2=mgsina=C2v2 或F1=mgcosa=C1v2上两式任取其一解得
v=10.9m/s(在10.7~11.0之间均可)
本题主要考查了机械能守恒定律;牛顿第二定律;向心力。
在图b中过原点作直线C2=411C1,正确得到直线与曲线的交点后求解。
能正确的理解题目所提示的信息,并有一定的数据解读能力是解决该题的关键。