问题 问答题

随着航空技术的发展,飞机的性能越来越好,起飞的跑道要求也是越来越短,有的还可以垂直起降.为了研究在失重情况下的实验,飞行员将飞机开到高空后,让其自由下落,模拟一种无“重力”(完全失重状态)的环境,以供研究人员进行科学实验.每次升降过程可以获得持续30秒之久的“零重力”状态,以便研究人员进行不受重力影响的实验,而研究人员站在飞机的水平底板上所能承受的最大支持力为重力的2.5倍的超重状态.为安全起见,实验时飞机不得低于800米.求飞机的飞行高度至少为多少米?

答案

前30秒自由落体解得下降高度h1=

1
2
g
t21
=4500m;

此时v=gt1=300m/s;

接着要匀减速运动,而研究人员站在飞机的水平底板上所能承受的最大支持力为重力的2.5倍的超重状态;

根据牛顿第二定律,有:N-mg=ma

所以最大a=1.5g=15m/s2

又下降高度:h2=

v2
2a
=
3002
2×15
=3000m

为安全起见,实验时飞机不得低于800米,得总高度为H=3000+4500+800=8300m

答:飞机的飞行高度至少为8300米.

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