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降落傘面積第1頁問題提出:降落傘面積假如太小,不能確保安全著落;假如面積太大,則不利于控制下落時(shí)間和路線。那么降落傘合理面積是多大?第2頁問題處理這與空氣對(duì)傘阻力相關(guān)。需要分析空氣作為流體對(duì)運(yùn)動(dòng)物體阻力。為了簡(jiǎn)化計(jì)算,將降落傘視為圓柱體,考慮圓柱體下落過程中所受阻力。設(shè)圓柱體橫截面積為S,在空氣中以速度v運(yùn)動(dòng),則在時(shí)間內(nèi),圓柱體排開流體體積為。這些空氣得到動(dòng)能為:第3頁依據(jù)動(dòng)能定理,空氣取得動(dòng)能能夠看成降落傘做功結(jié)果,有:由此可得空氣阻力大小為:其中,為空氣密度。第4頁依據(jù)上述模型,設(shè)跳傘運(yùn)動(dòng)員和降落傘總質(zhì)量為m,由靜止下落,在下落過程中依據(jù)牛頓第二定律有:在這里我們得到結(jié)論是,阻力與速度大小平方、橫截面積以及空氣密度成正比。在實(shí)際問題中,考慮到圓柱體表面積形狀及光滑度等原因,把阻力公式寫成其中k為阻力系數(shù)。第5頁假定收尾速度為5m/s,阻力系數(shù)為0.45,跳傘運(yùn)動(dòng)員和降落傘質(zhì)量為70kg,空氣密度為1.25kg/m3,則降落傘面積可算得為:當(dāng)加速度為零時(shí),降落傘以勻速降落,即為收尾速度,為最終落地速度。則有收尾速度為:第6頁問題評(píng)價(jià)在實(shí)際問題中還應(yīng)考慮到降落傘真實(shí)形狀,空
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