2012年11月,“歼15”舰载机在“辽宁号”航空母舰上着舰成功。图1为利用阻拦系统让舰载机在飞行甲板上快速停止的原理示意图。飞机着舰并成功钩住阻拦索后,飞机的动力系统立即关闭,阻拦系统通过阻拦索对飞机施加一作用力,使飞机在甲板上短距离滑行后停止。若航母保持静止,在某次降落中,以飞机着舰为计时起点,飞机的速度随时间变化关系如图2所示。飞机在t1=0.4s时恰好钩住阻拦索中间位置,此时速度v1=70m/s;在t2=2.4s时飞机速度v2=10m/s。飞机从t1到t2的运动可看成匀减速直线运动。设飞机受到除阻拦索以外的阻力f大小不变,f=5.0×104N,“歼15”舰载机的质量m=2.0×104kg。
(1)若飞机在t1时刻未钩住阻拦索,仍立即关闭动力系统,仅在阻力f的作用下减速,求飞机继续滑行的距离(假设甲板足够长);
(2)在t1至t2间的某个时刻,阻拦索夹角α=120°,求此时阻拦索中的弹力T;
(3)飞机钩住阻拦索后在甲板上滑行的距离比无阻拦索时少s=898m,求从t2时刻至飞机停止,阻拦索对飞机做的功W。
(1)(2)(3)
题目分析:(1)飞机仅在阻力f的作用下做匀减速直线运动,根据动能定理
(2分)
解得 (2分)
(2)根据v-t图像可求得飞机加速度大小 (2分)
飞机受力如图所示。
根据牛顿第二定律 (2分)
解得(2分)
(3)无阻拦索时,飞机需滑行
有阻拦索时,飞机实际滑行距离 (1分)
由图像面积可知,从t1时刻至t2时刻,飞机的位移为(1分)
因此,从t2时刻至飞机停止,飞机的位移为 (1分)
从t2时刻至飞机停止,根据动能定理 (3分)
解得 (2分)