Question

解放軍空軍某部傘兵在某次軍事演習(xí)中做低空跳傘演習(xí)，當(dāng)飛機(jī)離地面224m 時(shí)，傘兵離開(kāi)飛機(jī)在豎直方向做自由落體運(yùn)動(dòng)．運(yùn)動(dòng)一段時(shí)間后，立即打開(kāi)降落傘，展傘后傘兵以12.5m/s²的平均加速度勻減速下降．為了傘兵的安全，要求傘兵落地速度最大不得超過(guò)5m/s．g=10m/s²．
求：（1）傘兵展傘時(shí)，離地面的高度至少為多少？著地時(shí)相當(dāng)于從多高處自由落下？
（2）傘兵在空中的最短時(shí)間．

Answer 1

解：作出在豎直方向上的運(yùn)動(dòng)情況如圖所示
（1）由公式ν²-ν₀²=2ax可得?
第一階段傘兵做自由落體運(yùn)動(dòng)：ν²=2gh₁①??
第二階段傘兵做勻減速直線運(yùn)動(dòng)，v_末=5m/s，加速度a=-12.5m/s²：ν_末²-ν²=2ah₂②??
又：h₁+h₂=H③??
解①②③式可得展傘時(shí)離地面的高度至少為h₂=99 m．?
設(shè)以ν₁=5m/s速度著地相當(dāng)于從高h(yuǎn)′處自由下落．則??
（2）由公式可得：
第一階段：
解得：t₁=5s
第二階段：
解得：t₂=3.6m/s
又：t=t₁+t₂=8.6s
所以傘兵在空中的最短時(shí)間為t=8.6s．?
分析：傘兵先做自由落體運(yùn)動(dòng)，然后做勻減速直線運(yùn)動(dòng)直到落地，應(yīng)用位移速度關(guān)系對(duì)兩過(guò)程列方程解出離地高度；傘兵如果打開(kāi)降落傘的高度太低，會(huì)導(dǎo)致落地速度大于5m/s而受傷，如果打開(kāi)降落傘的高度太高，減速運(yùn)動(dòng)的時(shí)間會(huì)增大，所以只由在第一問(wèn)解出的高度打開(kāi)降落傘，傘兵落地的速度不超過(guò)最大速度，且下落最快．
點(diǎn)評(píng)：本題是勻變速直線運(yùn)動(dòng)的基本公式的直接應(yīng)用，屬于比較簡(jiǎn)單的題目，解題時(shí)要學(xué)會(huì)選擇不同階段重復(fù)使用同一個(gè)公式，這樣問(wèn)題就會(huì)迎刃而解．