“天宫课堂”上,“太空教师”叶光富给同学们演示了太空失重环境下的各种运动。演示中,叶老师在“天和”核心舱内通过脚蹬舱壁获得加速度匀加速起动,离开舱壁后以不变的姿态在舱内匀速运动,到达舱体另一头时伸出手臂触壁缓冲匀减速至停止。为简化计算,取核心舱的长度为L=16m,叶老师脚蹬舱壁和手臂触壁缓冲减速的力均为F=120N,加速距离与减速缓冲距离都是x=1m。已知叶老师的质量为m=60kg,忽略他身高的影响。
(1)求叶老师在舱内运动全程所用的时间。
(2)为适应太空中的失重环境,训练基地中常用人在水中所受浮力等于重力来模拟。若叶老师在水下用相同的力蹬壁,加速距离仍为x=1m。但由于水的阻力作用,从加速开始只能前进0.25L就会停止。(设水的阻力为恒力)
①求叶老师在水下受到的阻力的大小。
②为使一次模拟中运动的总时间和位移与在太空舱内的都相等,需在F停止作用时立刻开始划水,使他以与之前相同的加速度继续前进一段时间,停划后做匀减速运动直到触壁。求叶老师在水下匀加速前进的时间。
【答案】(1)叶老师在舱内运动全程所用的时间为9s。
(2)①叶老师在水下受到的阻力的大小为30N。
②叶老师在水下匀加速前进的时间为1.25s。
(2)①叶老师在水下受到的阻力的大小为30N。
②叶老师在水下匀加速前进的时间为1.25s。
【解答】
【点评】
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