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(14分)一艘帆船在湖面上顺风行驶,在风力的推动下做速度的匀速直线运动。已知:该帆船在匀速行驶的过程中,风突然停止,经过8秒钟帆船能够恰好静止在水面上;该帆船的帆面正对风的有效面积为S=10m,帆船的质量M约为940kg,当时的风速,假设帆船在行驶的过程中受到水的阻力始终恒定不变,风撞击帆面之后相对于船的速度不计,那么由此估算:

   

(1)帆船在匀速行驶时,受到的风的推力和水的阻力分别为多大?

(2)空气的密度约为多少?

解析

(1)风突然停止,船体只受到水的阻力f做减速运动

船体加速度大小:

∴船体只受到水的阻力:

帆船在匀速运动时受到风的推力和水的阻力而平衡,所以:

帆船受到风的推力大小:

(2)(特别说明:没有相应的估算过程,直接写出空气密度的不能得分)

在单位时间内,对吹入帆面的空气(柱)应用动量定理有:

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