Question

我國“神舟”五號飛船于2003年l0月15日在酒泉航天發(fā)射場由長征二號F運載火箭成功發(fā)射升空，若長征二號F運載火箭和飛船起飛時總質(zhì)量為1.0×10⁵kg，起飛推動力為3.0×10⁶N，運載火箭發(fā)射塔高160m，試問：（g=10m/s²）
（1）運載火箭起飛時的加速度為多大？
（2）假如運載火箭起飛時推動力不變，忽略一切阻力和運載火箭質(zhì)量的變化，試確定運載火箭需經(jīng)多長時間才能飛離發(fā)射塔？
（3）這段時間內(nèi)飛船中的宇航員承受了多大的壓力？（設(shè)宇航員的質(zhì)量為65kg）

Answer 1

分析：（1）火箭起飛過程受到推力和重力，根據(jù)牛頓第二定律求解加速度；
（2）當(dāng)火箭的位移達到塔高160m將飛離發(fā)射塔，由勻變速直線運動的位移公式求解時間；
（3）對宇宙員運用牛頓第二定律求解他所承受的壓力．

解答：解：（1）以長征二號F運載火箭和飛船整體為研究對象，根據(jù)牛頓第二定律得：火箭起飛時的加速度為：
a=

F-Mg

M

=

3×106-1×105×10

1×105

=20m/s²．
（2）由運動學(xué)公式s=

1

2

at2可知，火箭飛離發(fā)射塔的時間：t=

2s a

=

2×160 20

=4s．
（3）這段時間內(nèi)飛船中的宇航員承受的壓力，根據(jù)牛頓第二定律：N-mg=ma，
∴N=m（g+a）=65×（10+20）=1.95×10³N．
答：（1）運載火箭起飛時的加速度為20m/s²．
（2）假如運載火箭起飛時推動力不變，忽略一切阻力和運載火箭質(zhì)量的變化，運載火箭需經(jīng)4s時間才能飛離發(fā)射塔．
（3）這段時間內(nèi)飛船中的宇航員承受了1.95×10³N的壓力．

點評：本題是牛頓第二定律和運動學(xué)公式的綜合應(yīng)用，這是解決力學(xué)問題的基本方法和思路，要加強這方面的訓(xùn)練，做到熟練掌握．