Question

某校課外活動小組自制了一枚質(zhì)量為3.0kg的實驗用火箭．設(shè)火箭發(fā)射后，始終沿豎直方向運(yùn)動．火箭在地面點火后升至火箭燃料耗盡之前可認(rèn)為做初速度為零的勻加速運(yùn)動，經(jīng)過4.0s到達(dá)離地面40m高處燃料恰好耗盡．忽略火箭受到的空氣阻力，g取10
m/s²．求：
（1）燃料恰好耗盡時火箭的速度大小；
（2）火箭上升離地面的最大高度；
（3）火箭加速上升時受到的最大推力的大�。�

Answer 1

（1）設(shè)燃料恰好耗盡時火箭的速度為v，根據(jù)運(yùn)動學(xué)公式，有
h=

v

2

t
解得
v=

2h

t

=

2×40

4

m/s=20m/s
即燃料恰好耗盡時火箭的速度大小為20m/s．
（2）火箭燃料耗盡后能夠繼續(xù)上升的高度
h1=

v2

2g

=

202

2×10

m=20m
故火箭離地的最大高度：H=h+h₁=40+20=60m．
（3）火箭在飛行中質(zhì)量不斷減�。�所以在點火起飛的最初，其推力最大．
根據(jù)加速度定義及牛頓第二定律，有
a=

v

t

=

20

4

=5m/s2       
F-mg=ma      
解得
F=m（g+a）=3×（10+5）=45N       
故火箭加速上升時受到的最大推力的大小為45N．