问题
问答题
设雨点下落过程受到的空气阻力与雨点的横截面积S成正比,与雨点下落的速度v的平方成正比,即f=kSv2(其中k为比例系数).雨点接近地面时近似看做匀速直线运动,重力加速度为g.若把雨点看做球形,其半径为r,球的体积为
πr3,设雨点的密度为ρ,求:(1)每个雨点最终的运动速度vm(用ρ、r、g、k表示);(2)雨点的速度达到4 3
vm时,雨点的加速度a为多大(用g表示)?1 2
答案
(1)当f=mg时,雨点达到最终速度vm,则
kS
=mgv 2m
故
kS
=ρv 2m
πr3g4 3
解得
vm=4ρrg 3k
即每个雨点最终的运动速度
. 4ρrg 3k
(2)由牛顿第二定律得:mg-f=ma
则
mg-kS(
)2=mavm 2
解得
mg-
=makS v 2m 4
故a=
g3 4
即雨点的速度达到
vm时,雨点的加速度a为1 2
g.3 4