石墨烯是近些年发现的一种新材料,其超高强度及超强导电、导热等非凡的物理化学*质有望使21世纪的世界发生**变...
问题详情:
石墨烯是近些年发现的一种新材料,其超高强度及超强导电、导热等非凡的物理化学*质有望使21世纪的世界发生**变化,其发现者由此获得2010年诺贝尔物理学奖.用石墨烯超级缆绳,人类搭建“太空电梯”的梦想有望在本世纪实现.科学家们设想,通过地球同步轨道站向地面垂下一条缆绳至赤道基站,电梯仓沿着这条缆绳运行,实现外太空和地球之间便捷的物质交换.
(1)若“太空电梯”将货物从赤道基站运到距地面高度为h1的同步轨道站,求轨道站内质量为m1的货物相对地心运动的动能.设地球自转的角速度为ω,地球半径为R.
(2)当电梯仓停在距地面高度h2=4R的站点时,求仓内质量m2=50kg的人对水平地板的压力大小.取地面附近的重力加速度g=10m/s2,地球自转的角速度ω=7.3×10-5rad/s,地球半径R=6.4×103km.
【回答】
(1);(2)11.5N
【解析】
试题分析:(1)因为同步轨道站与地球自转的角速度相等,根据轨道半径求出轨道站的线速度,从而得出轨道站内货物相对地心运动的动能.(2)根据向心加速度的大小,结合牛顿第二定律求出支持力的大小,从而得出人对水平地板的压力大小.
解:(1)因为同步轨道站与地球自转的角速度相等,
则轨道站的线速度v=(R+h1)ω,
货物相对地心的动能.
(2)根据,
因为a=,,
联立解得N==≈11.5N.
根据牛顿第三定律知,人对水平地板的压力为11.5N.
知识点:牛顿第二定律
题型:解答题