2003年10月15日9时整,搭载的“神舟”五号载人飞船发射成功,9时42分飞船进入预定轨道,于16日6时23分在内蒙古四子王旗的主着陆场安全着陆,揭开了我国航天史上新的一页. (1)为了使飞

2003年10月15日9时整,搭载的“神舟”五号载人飞船发射成功,9时42分飞船进入预定轨道,于16日6时23分在内蒙古四子王旗的主着陆场安全着陆,揭开了我国航天史上新的一页.
(1)为了使飞船到达一定速度需要一个加速过程,在加速过程中,宇航员处于超重状态.人们把这种状态下宇航员对座椅的压力FN与静止在地球表面时的重力mg的比值k=FN/mg称为耐受力值.选定两名宇航员,他们在此状态下耐受力最大值分别是k=8和k=7,已知地球表面的重力加速度为g=10m/s2.试求飞船带着这两名宇航员在竖直向上发射时的加速度a的最大值不能超过多少?
(2)“神舟”五号飞船从发射到回收飞行约21h,绕地球14圈.假设把飞船的整个运动过程看作匀速圆周运动,若飞船做圆周运动的周期为T,地球半径为R,地球表面处重力加速度为g. 试导出飞船运行线速度的表达式.
物理人气:166 ℃时间:2020-02-03 22:53:05
优质解答
(1)根据牛顿第二定律,有:
kmg-mg=ma
a=7mg
联立解得:a=60m/s2
(2)设地球质量为M,飞船质量为m,飞船轨道半径为r,
地球表面上质量为m′的物体所受重力等于地球对它的万有引力,
则m′g=
GMm′
R2

则GM=gR2
万有引力为飞船做圆周运动提供向心力,由牛顿第二定律得:
GMm
r2
=m(
T
2r;
线速度v=
2πr
T

联立解得:v=
3
R2g
T

答:(1)飞船带着这两名宇航员在竖直向上发射时的加速度a的最大值不能超过60m/s2
(2)船运行线速度的表达式为
3
R2g
T
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