“天宮課堂”上,“太空教師”葉光富給同學(xué)們演示了太空失重環(huán)境下的各種運(yùn)動(dòng)。演示中,葉老師在“天和”核心艙內(nèi)通過(guò)腳蹬艙壁獲得加速度勻加速起動(dòng),離開(kāi)艙壁后以不變的姿態(tài)在艙內(nèi)勻速運(yùn)動(dòng),到達(dá)艙體另一頭時(shí)伸出手臂觸壁緩沖勻減速至停止。為簡(jiǎn)化計(jì)算,取核心艙的長(zhǎng)度為L(zhǎng)=16m,葉老師腳蹬艙壁和手臂觸壁緩沖減速的力均為F=120N,加速距離與減速緩沖距離都是x=1m。已知葉老師的質(zhì)量為m=60kg,忽略他身高的影響。
(1)求葉老師在艙內(nèi)運(yùn)動(dòng)全程所用的時(shí)間。
(2)為適應(yīng)太空中的失重環(huán)境,訓(xùn)練基地中常用人在水中所受浮力等于重力來(lái)模擬。若葉老師在水下用相同的力蹬壁,加速距離仍為x=1m。但由于水的阻力作用,從加速開(kāi)始只能前進(jìn)0.25L就會(huì)停止。(設(shè)水的阻力為恒力)
①求葉老師在水下受到的阻力的大小。
②為使一次模擬中運(yùn)動(dòng)的總時(shí)間和位移與在太空艙內(nèi)的都相等,需在F停止作用時(shí)立刻開(kāi)始劃水,使他以與之前相同的加速度繼續(xù)前進(jìn)一段時(shí)間,停劃后做勻減速運(yùn)動(dòng)直到觸壁。求葉老師在水下勻加速前進(jìn)的時(shí)間。
【答案】見(jiàn)試題解答內(nèi)容
【解答】
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