载人气球原静止于高h的高空,气球质量为M,人的质量为m,若人沿绳梯滑至地面,则绳梯至少为多长?

问题描述:

载人气球原静止于高h的高空,气球质量为M,人的质量为m,若人沿绳梯滑至地面,则绳梯至少为多长?

设人沿绳梯滑至地面,绳梯长度至少为L.以人和气球的系统为研究对象,竖直方向动量守恒,规定竖直向下为正方向可得:
   0=Mv2+mv1
人沿绳梯滑至地面时,气球上升的高度为L-h,速度大小v2=

L−h
t
,②
人相对于地面下降的高度为h,速度大小为v1=
h
t

将②③代入①得
 0=M(-
L−h
t
)+m•
h
t

解得L=
M+m
M
h

答:若人沿绳梯滑至地面,绳梯长度至少为L=
M+m
M
h