特种兵做跳伞表演,从悬停在350m空中的直升飞机跳下,先*下落一段高度后才打开降落伞,不计这个过程的空气阻力,降落伞打开后做加速度大小为2m/s(平方)的匀减速直线运动,到达地面速度为4m/s,取g为10m/s(平方),求特种兵在空中*下落的高度.

问题描述:

特种兵做跳伞表演,从悬停在350m空中的直升飞机跳下,先*下落一段高度后才打开降落伞,不计这个过程的空气阻力,降落伞打开后做加速度大小为2m/s(平方)的匀减速直线运动,到达地面速度为4m/s,取g为10m/s(平方),求特种兵在空中*下落的高度.

设定*落体的高度为S,匀减速过程下落高度为S"
则*落体过程S=gt^2/2 (其中初速度Vo=0 ,时间为t,末速度Vt=gt );
开伞后匀减速过程S"=( V地^2-Vt^2)/2a ,其中a=-2m/s^2

=> 2S= gt^2, S"=( V地^2- g^2t^2)/2a= ( V地^2-2gS)/2a
已知,S+S"=350m,V地=4m/s,g=10m/s^2,代入数据得:
S"=5S-4,于是:S+S"=6S-4=350

=> S=57.5 m

设下落的高度为h,打开降落伞时人的速度为V
则V^2-16=2a(350-h) ①
V^2=2gh ②
联立可得:h=59m

a=2 后半段可以看做初速度为4的匀加速运动
这样看的话,他们有共同的末速度
v0=4m/s
v^2-v0^2=2as2 v^2-16=4s2 (1)
v^2=2gs1 v^2=20s1 (2)
s1+s2=s=350 (3)
三式联立
(2)v^2代入(1)
s2=291
s1=59(即为答案)