在2008年四川汶川大地震抗震救灾活动中,为转移被困群众动用了直升飞机.设被救人员的质量m=80kg,所用吊绳的拉力最大值Fm=1 200N,所用电动机的最大输出功率为Pm=12kW,为尽快吊起被困群
问题描述:
在2008年四川汶川大地震抗震救灾活动中,为转移被困群众动用了直升飞机.设被救人员的质量m=80kg,所用吊绳的拉力最大值Fm=1 200N,所用电动机的最大输出功率为Pm=12kW,为尽快吊起被困群众,操作人员采取的办法是,先让吊绳以最大的拉力工作一段时间,而后电动机又以最大功率工作,被救人员上升h=90m时恰好达到最大速度(g取10m/s2),试求:
(1)被救人员刚到达机舱时的速度;
(2)这一过程所用的时间.
答
(1)当牵引力等于重力时,速度最大,则最大速度为:
v=
=P mg
m/s=15m/s12000 80×10
(2)匀加速运动的末速度为:
v=
=P Fm
m/s=10m/s,12000 1200
匀加速运动的加速度为:a=
=
Fm−mg m
m/s2=5m/s2,1200−800 80
则匀加速运动的时间为:
t1=
=v a
s=2s,10 5
上升的高度为:
h1=
t1=v 2
×2m=10m,10 2
恒定功率上升的过程,根据动能定理得:
Pmt2−mg(h−h1)=
1 2
−
mv
2m
mv2,1 2
代入数据解得:t2=5.75s,
则:t=t1+t2=5.75+2s=7.75s.
答:(1)落水物体运动的最大速度为15m/s;
(2)这一过程所用的时间为7.75s.