问题 问答题

以5米/秒匀速上升的气球,当升到20米高时,从气球上落下一小球,小球的质量为500克,小球在运动过程中遇到的阻力是0.1牛,求经过多长时间达到地面.

答案

小球在离开气球前,随气球一起向上做匀速直线运动.离开气球后,由于重力和阻力的作用,小球做匀减速直线运动上升,其初速度为5米/秒,其加速度由于重力和阻力二力之和而产生(如图1).小球达到最高点后,将做初速度为零的匀加速运动下落,其加速度由于重力和阻力二力之差而产生(如图2).

根据牛顿第二定律,小球在上升过程中有:mg+f=ma1

∴a1=

mg+f
m
=
0.5×9.8+0.1
0.5
m/s2
=10m/s2

上升的高度h1=

-
v20
2a1
=1.25m

上升的时间:t=

-v0
-a
=0.5s

小球从最高点下落的过程中,由牛顿第二定律得

  mg-f=ma2(向下为正

a2=

mg-f
m
=
0.5×9.8-0.1
0.5
m/s2=9.6m/s2

又由于下落高度h2=h1+H0=1.25m+20m=21.25m,

再由运动学公式得t2=

2h2
a2
=2.1s

所以小球从离开气球到到达地面所用时间秒t=t1+t2=2.6s.

答:经过2.6s时间达到地面.

单项选择题
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