Question

（14分）關于“哥倫比亞”號航天飛機失事的原因，美國媒體報道說，一塊脫落的泡沫損傷了左翼并最終釀成大禍。據美國航天局航天計劃的Dittemore于2003年2月5日在新聞發布會上說，撞擊航天飛機左翼的泡沫最大為20英寸（約50.8cm）長，16英寸（約40.6cm）寬，6英寸（約15.2cm）厚，其質量大約1.3kg，其向下撞擊的速度約為250m/s，而航天飛機的上升速度大約為700m/s。假定碰撞時間等于航天飛機前進泡沫的長度所用的時間，相撞后認為泡沫全部附在飛機上。根據以上信息，估算“哥倫比亞”號航天飛機左翼受到的平均撞擊力（保留一位有效數字）

Answer 1

解：泡沫與航天飛機的碰撞看成完全非彈性碰撞，設飛船的質量為M，速度為v₁，泡沫的質量為m，速度為v₂，對泡沫碰撞航天飛機的過程由動量守恒得，Mv₁－mv₂=(M+m)v

       碰撞后共同速度v=( Mv₁－mv₂)/(M+m)，由于M遠遠大于m，所以v≈v₁=700m/s

       泡沫撞擊飛機的時間近似為t=L/v=7.3×10^－4s

       對泡沫運用動量定理可得撞擊力F=m(v+v₂)/t=1.69×10⁶N