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.

(1)当牵引力等于重力时,速度最大,则最大速度为:
v=

P
mg
12000
80×10
m/s=15m/s
(2)匀加速运动的末速度为:
v=
P
Fm
12000
1200
m/s=10m/s

匀加速运动的加速度为:a=
Fm−mg
m
1200−800
80
m/s2=5m/s2

则匀加速运动的时间为:
t1
v
a
10
5
s=2s

上升的高度为:
h1
v
2
t1
10
2
×2m=10m

恒定功率上升的过程,根据动能定理得:
Pmt2−mg(h−h1)=
1
2
mv 2m
1
2
mv2

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.