Question

某航空公司的一架客機，在正常航線上作水平飛行時，由于突然受到強大垂直氣流的作用，使飛機在10 s內(nèi)高度下降1700 m造成眾多乘客和機組人員的傷害事故，如果只研究飛機在豎直方向上的運動，且假定這一運動是勻變速直線運動．試計算：

(1)飛機在豎直方向上產(chǎn)生的加速度多大？方向怎樣？

(2)乘客所系安全帶必須提供相當于乘客體重多少倍的豎直拉力，才能使乘客不脫離座椅？(g取10 m/s²)

(3)未系安全帶的乘客，相對于機艙將向什么方向運動？最可能受到傷害的是人體的什么部位？

(注：飛機上乘客所系的安全帶是固定連結(jié)在飛機座椅和乘客腰部的較寬的帶子，它使乘客與飛機座椅連為一體)

Answer 1

答案：
解析：

解析：(1)飛機原先是水平飛行的，由于垂直氣流的作用，飛機在豎直方向上的運動可看成初速度為零的勻加速直線運動，根據(jù)h＝(1/2)at2，得a＝2h/t2，代入h＝1700 m，t＝10 s，得 　　a(2×1700/102)(m/s2)＝34 m/s2，方向豎直向下． 　　(2)飛機在向下做加速運動的過程中，若乘客已系好安全帶，使機上乘客產(chǎn)生加速度的力是向下重力和安全帶拉力的合力．設(shè)乘客質(zhì)量為m，安全帶提供的豎直向下拉力為F，根據(jù)牛頓第二定律F＋mg＝ma， 　　得安全帶拉力F＝m(a－g)＝m(34－10)N＝24m(N) 　　∴安全帶提供的拉力相當于乘客體重的倍數(shù)n＝F/mg＝2.4(倍) 　　(3)若乘客未系安全帶，飛機向下的加速度為34 m/s2，人向下加速度為10 m/s2飛機向下的加速度大于人的加速度，所以人對飛機將向上運動，會使頭部受到嚴重傷害． 　　[方法技巧]已知運動求受力，關(guān)鍵仍然是對研究對象的正確的受力分析，只不過是先根據(jù)運動學公式求加速度，再根據(jù)牛頓第二定律求力罷了．