Question

 (13分）作為一名畢生研究重力和黑洞的物理學家，幾乎完全癱瘓的英國科學家霍金于
2007年4月26日在美國佛羅里達州親自感受零重力狀態下的飛行。美國佛羅里達州太空旅游公司“零重力”公司管理人員介紹，霍金乘坐的“重力一號”飛機在佛羅里達州肯尼迪航天中心起飛，在升至約9780米高空后，讓其自由下落，以模擬一種無重力的環境，這個過程可經歷長達約24s的完全失重體驗,接下來飛機向下做勻減速運動，直到降到距地面2100m處，豎直方向的速度減為零。試估計霍金在超重狀態所對座椅的豎直向下的壓力是重力的多少倍。（不考慮高度對重力加速度的影響，g取lOm/s²)

Answer 1

解：全過程分為兩個階段：第一階段是自由落體運動，第二階段勻減速直線下落，直到減為零。

  第一階段：自由落體下落的高度為

                              （2分）

              （1分）

下落的末速度

       （2分）

第二階段做勻減速下落，設下落的加速度大小為  

下落的位移為：   （2分）

由速度位移公式得：                     （2分）

所以：            （1分）

對霍金受力分析得豎直方向受力為：             （2分）

由牛頓第三定律得，減速下落的過程中，霍金對座椅的豎直向下的壓力約為重力

的1.6倍。                                  （1分）