問題詳情:
當物體從高空下落時,其所受阻力會隨物體速度的增大而增大,因此物體下落一段距離後將保持勻速運動狀態,這個速度稱爲此物體下落的收尾速度。研究發現,在相同環境下,球形物體的收尾速度僅與球的半徑和質量有關。下表是某次研究的實驗數據:
小球編號 | A | B | C | D | E |
小球的半徑(×10-3 m) | 0.5 | 0.5 | 1.5 | 2 | 2.5 |
小球的質量(×10-6 kg) | 2 | 5 | 45 | 40 | 100 |
小球的收尾速度(m/s) | 16 | 40 | 40 | 20 | 32 |
(1)根據表中的數據,求出B球與C球達到收尾速度時所受的阻力之比;
(2)分別根據表中A、B球和B、C球的數據,歸納出球形物體所受的阻力f與球的速度大小以及球的半徑之間的關係。(寫出有關表達式,並求出比例係數及單位,重力加速度g取10 m/s2)
(3)現將C球和D球用輕質細線連接,若它們在下落時所受的阻力與單獨下落時的規律相同,讓它們同時從足夠高的同一高度下落(落地前細線處於豎直拉伸狀態),試求它們的收尾速度;並判斷它們落地的先後順序且說明理由。
【回答】
(1)達到收尾速度時f=mg,所以fB:fC=1:9 (2)由A、B得:f∝v 由B、C得:f∝r2 所以f=kvr2 代入一組數據得:k=5 所以f=5vr2 (3)(mC+mD)g=kv(rC2+rD2) 所以v==m/s=27.2 m/s fD=5×27.2×(2×10-3)2=5.44×10-4 N fC=5×27.2×(1.5×10-3)2=3.06×10-4 N 如果單獨運動,C將加速而D將減速,所以C先到地
知識點:牛頓運動定律的應用
題型:計算題