问题 问答题

航模兴趣小组设计出一架遥控飞行器,其质量m=2㎏,动力系统提供的恒定升力F=28N.试飞时,飞行器从地面由静止开始竖直上升.设飞行器飞行时所受的阻力大小不变,g取10m/s2

(1)第一次试飞,飞行器飞行t1=8s时到达高度H=64m.求飞行器所阻力f的大小;

(2)第二次试飞,飞行器飞行t2=6s时遥控器出现故障,飞行器立即失去升力.求飞行器能达到的最大宽度h;

(3)为了使飞行器不致坠落到地面,求飞行器从开始下落到恢复升力的最长时间t3

答案

(1)第一次飞行中,设加速度为a1

匀加速运动H=

1
2
a1
t21

由牛顿第二定律F-mg-f=ma1

解得f=4N

(2)第二次飞行中,设失去升力时的速度为v1,上升的高度为s1

匀加速运动s1=

1
2
a1
t22

设失去升力后的加速度为a2,上升的高度为s2

由牛顿第二定律mg+f=ma2v1=a1t2 s2=

v21
2a2

解得h=s1+s2=42m

(3)设失去升力下降阶段加速度为a3;恢复升力后加速度为a4,恢复升力时速度为v3

由牛顿第二定律mg-f=ma3

F+f-mg=ma4

v23
2a3
+
v23
2a4
=h

V3=a3t3

解得t3=

3
2
2
s(或2.1s)

答:(1)飞行器所阻力f的大小为4N;

(2)第二次试飞,飞行器飞行t2=6s时遥控器出现故障,飞行器立即失去升力,飞行器能达到的最大高度h为42m;

(3)为了使飞行器不致坠落到地面,飞行器从开始下落到恢复升力的最长时间为

3
2
2
s.

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