一架在海疆上空匀速巡航的飞机计划投弹轰炸侵入海疆的敌舰.飞机距离海面高度h,以速度v1匀速飞行,敌舰以速度v2同向航行,v1>v2,飞机与敌舰航线在同一竖起平面内.不计炸弹受到的空气阻力.
(1)为使从飞机上释放的炸弹能击中敌舰,释放炸弹时,飞行员到敌舰的视线的俯角应为多大?(以反正切表示出俯角)
(2)飞行员从释放炸弹到听到敌舰爆炸声,经历的时间是多少?已知爆炸声的传播速度为v3,v3>v1,设炸弹击中敌舰后敌舰立即爆炸.
(3)若释放炸弹时,敌舰刚好关闭发动机,已知敌舰关闭发动机后所受阻力恒为f,敌舰质量为m,飞行员在距离敌舰水平距离为多少时投放炸弹炸弹,炸弹能击中敌舰?
(1)从释放炸弹到击中敌舰的过程:
炸弹平抛时间t=2h g
飞机水平位移s1=v1t=v12h g
敌舰水平位移s2=v2t=v22h g
可得tanθ=
=h s1-s2 gh
(v1-v2)2
所以θ=arctan[
]gh
(v1-v2)2
(2)设敌舰爆炸声传到飞机的时间为t′,则有
(v3t′)2=(v1t′)2+h2
可得t′=h v32-v12
所以飞行员从释放炸弹到听到敌舰爆炸声经历的时间为:
t总=t+t′=
+2h g h v32-v12
(3)敌舰能够运动的最长时间为t1=
=v2 f m
,最长位移s3=mv2 f
=v22 2a mv22 2f
若t≥t1,炸弹击中敌舰时,敌舰已停止运动,△s=v1t-s3=v1
-2h g mv22 2f
若t<t1,炸弹击中敌舰时,敌舰运动距离为:s3=v2t-
at2=v21 2
-2h g fh mg
△s=v1t-s4=(v1-v2)
+2h g
.fh mg
答:(1)为使从飞机上释放的炸弹能击中敌舰,释放炸弹时,飞行员到敌舰的视线的俯角应为arctan[
];gh
(v1-v2)2
(2)飞行员从释放炸弹到听到敌舰爆炸声,经历的时间是
+2h g
;h v32-v12
(3)飞行员在距离敌舰水平距离为v1
-2h g
或(v1-v2)mv22 2f
+2h g
时投放炸弹炸弹,炸弹能击中敌舰.fh mg