题目
某跳伞运动员进行低空跳伞训练。他离开悬停的飞机后可以认为先做自由落体运动,当离地面265m时打开降落伞做加速度大小为12m/s2的匀减速运动,速度减为5m/s后做匀速运动,随后经过28s落地。g取10m/s2。(1)运动员打开降落伞时的速度是多少?(2)运动员离开飞机时距地面的高度为多少?(3)运动员离开飞机后,经过多长时间才能到达地面?
某跳伞运动员进行低空跳伞训练。他离开悬停的飞机后可以认为先做自由落体运动,当离地面265m时打开降落伞做加速度大小为12m/s2的匀减速运动,速度减为5m/s后做匀速运动,随后经过28s落地。g取10m/s2。
(1)运动员打开降落伞时的速度是多少?
(2)运动员离开飞机时距地面的高度为多少?
(3)运动员离开飞机后,经过多长时间才能到达地面?
(1)运动员打开降落伞时的速度是多少?
(2)运动员离开飞机时距地面的高度为多少?
(3)运动员离开飞机后,经过多长时间才能到达地面?
题目解答
答案
解:(1)降落伞匀速下降的位移为h2=v2t2=5×28m=140m
匀减速下降的位移为h1=h-h2=265m-14m=125m
匀减速下降过程有:-2ah1=${v}_{2}^{2}$-${v}_{1}^{2}$
代入数据解得:v1=55m/s
(2)运动员做自由落体运动的位移为h3=$\frac{{v}_{1}^{2}}{2g}$=$\frac{5{5}^{2}}{2×10}$m=151.25m
运动员离开飞机时距地面的高度为H=h1+h2+h3=125m+140m+151.25m=416.25m
(3)运动员做自由落体运动的时间为t3=$\frac{{v}_{1}}{g}$=$\frac{55}{10}$s=5.5s
匀减速下降的时间为t1=$\frac{{v}_{2}-{v}_{1}}{-a}$=$\frac{5-55}{-12}$s=4.2s
运动员离开飞机后,到达地面的时间为t=t1+t2+t3=4.2s+28s+5.5s=37.7s
答:(1)运动员打开降落伞时的速度是55m/s;
(2)运动员离开飞机时距地面的高度为416.25m;
(3)运动员离开飞机后,经过37.7s时间才能到达地面。
匀减速下降的位移为h1=h-h2=265m-14m=125m
匀减速下降过程有:-2ah1=${v}_{2}^{2}$-${v}_{1}^{2}$
代入数据解得:v1=55m/s
(2)运动员做自由落体运动的位移为h3=$\frac{{v}_{1}^{2}}{2g}$=$\frac{5{5}^{2}}{2×10}$m=151.25m
运动员离开飞机时距地面的高度为H=h1+h2+h3=125m+140m+151.25m=416.25m
(3)运动员做自由落体运动的时间为t3=$\frac{{v}_{1}}{g}$=$\frac{55}{10}$s=5.5s
匀减速下降的时间为t1=$\frac{{v}_{2}-{v}_{1}}{-a}$=$\frac{5-55}{-12}$s=4.2s
运动员离开飞机后,到达地面的时间为t=t1+t2+t3=4.2s+28s+5.5s=37.7s
答:(1)运动员打开降落伞时的速度是55m/s;
(2)运动员离开飞机时距地面的高度为416.25m;
(3)运动员离开飞机后,经过37.7s时间才能到达地面。
解析
步骤 1:计算匀速下降的位移
运动员以5m/s的速度匀速下降28s,根据匀速运动的位移公式,可以计算出匀速下降的位移。
步骤 2:计算匀减速下降的位移
根据题目中给出的匀减速下降的加速度和最终速度,以及匀速下降的位移,可以计算出匀减速下降的位移。
步骤 3:计算打开降落伞时的速度
根据匀减速运动的位移和加速度,可以计算出打开降落伞时的速度。
步骤 4:计算自由落体运动的位移
根据打开降落伞时的速度和自由落体运动的加速度,可以计算出自由落体运动的位移。
步骤 5:计算运动员离开飞机时距地面的高度
将自由落体运动的位移、匀减速下降的位移和匀速下降的位移相加,得到运动员离开飞机时距地面的高度。
步骤 6:计算自由落体运动的时间
根据打开降落伞时的速度和自由落体运动的加速度,可以计算出自由落体运动的时间。
步骤 7:计算匀减速下降的时间
根据打开降落伞时的速度、匀减速下降的加速度和最终速度,可以计算出匀减速下降的时间。
步骤 8:计算运动员离开飞机后到达地面的时间
将自由落体运动的时间、匀减速下降的时间和匀速下降的时间相加,得到运动员离开飞机后到达地面的时间。
运动员以5m/s的速度匀速下降28s,根据匀速运动的位移公式,可以计算出匀速下降的位移。
步骤 2:计算匀减速下降的位移
根据题目中给出的匀减速下降的加速度和最终速度,以及匀速下降的位移,可以计算出匀减速下降的位移。
步骤 3:计算打开降落伞时的速度
根据匀减速运动的位移和加速度,可以计算出打开降落伞时的速度。
步骤 4:计算自由落体运动的位移
根据打开降落伞时的速度和自由落体运动的加速度,可以计算出自由落体运动的位移。
步骤 5:计算运动员离开飞机时距地面的高度
将自由落体运动的位移、匀减速下降的位移和匀速下降的位移相加,得到运动员离开飞机时距地面的高度。
步骤 6:计算自由落体运动的时间
根据打开降落伞时的速度和自由落体运动的加速度,可以计算出自由落体运动的时间。
步骤 7:计算匀减速下降的时间
根据打开降落伞时的速度、匀减速下降的加速度和最终速度,可以计算出匀减速下降的时间。
步骤 8:计算运动员离开飞机后到达地面的时间
将自由落体运动的时间、匀减速下降的时间和匀速下降的时间相加,得到运动员离开飞机后到达地面的时间。