问题
问答题
质量为100kg的“勇气”号火星车于2004年成功登陆在火星表面．若“勇气”号在离火星表面12m时与降落伞自动脱离，此时“勇气”号的速度为4
m/s．被气囊包裹的“勇气”号第一次下落到地面后又弹跳到18m高处，这样上下碰撞了若干次后，才静止在火星表面上．已知火星的半径为地球半径的0.5倍，质量为地球质量的0.1倍．若“勇气”号第一次碰撞火星地面时，气囊和地面的接触时间为0.7s．求（地球表面的重力加速度g=10m/s2，不考虑火星表面空气阻力）10
（1）“勇气”号第一次碰撞火星地面前的速度v1；
（2）“勇气”号和气囊第一次与火星碰撞时所受到的平均冲力F．
答案
（1）设火星表面的重力加速度为g'，地球表面的重力加速度为g
由万有引力定律有：
=mgGMm R2
可得：
=g′ g
=M火 R 2地 M地 R 2火 2 5
故：g′=
g=4m/s22 5
设探测器落地的速度为v1，则有：
mv02+mg′h1=1 2
mv121 2
代入数据，解得：v1=16m/s
（2）反弹后，机械能守恒，有mg′h2=
mv221 2
解得v2=12m/s
设“勇气”号和气囊第一次与火星碰撞时所受到的平均冲力为F，
由动量定理得：
（F-mg′）t=m[v2-（-v1）]
代入数据，解得：N=4400N
答：（1）“勇气”号第一次碰撞火星地面前的速度为16m/s；
（2）“勇气”号和气囊第一次与火星碰撞时所受到的平均冲力为4400N．