Question

“神舟”六号飞船于2005年10月17日4时33分在内蒙古中部阿木古朗草原准确着陆.担负飞船回收任务的着陆场站搜救人员，在陆军航空兵部队的配合下，很快发现了返回舱，其他舱体散落物也分别在落点周围找到.在这次任务中，新研制的一些关键设备发挥了应有效能，着陆场系统的组织实施和技术建设更加完善成熟.返回舱的质量约8 t，接近地面时打开降落伞后继续下落，最后以竖直向下11 m/s的速度匀速下落，在距离地面约1.2 m时启动5个反推力小火箭，每个火箭的推力大约为8×10⁴ N.试估算返回舱着地瞬间的速度和航天员受到座椅的支持力多大.（假设宇航员的质量为60 kg，降落伞的拉力不变,g取10 m/s²）

Answer 1

思路解析：返回舱在下落阶段以11 m/s做匀速直线运动，返回舱和降落伞受到重力和空气阻力，合力一定为零,即f=mg.当启动反推力小火箭时产生了4.0×10⁵ N的推力，但是物体还受到重力的作用，以及空气的阻力做减速运动.这样返回舱的运动就可以看成是匀减速直线运动.只要求出了返回舱受到的合力，通过牛顿第二定律可以求出返回舱运动的加速度a，根据匀变速运动的初速度和位移就可以求出末速度.取竖直向上为正方向：5F+f-mg=ma即5F=ma.减速阶段，s=1.2 m，a=-50 m/s².根据2as=v₂²-v₁²得v₂=1 m/s.因为宇航员受到重力和座椅的支持力，加速度和返回舱的加速度一样都是50 m/s²，根据F-mg=ma,所以宇航员受到的支持力F=mg+ma=3 600 N=6mg.

答案：返回舱着地瞬间的速度是1 m/s   航天员受到座椅的支持力是3 600 N