Question

某校課外活動小組自制了一枚質量為3.0kg的實驗用火箭。設火箭發射后，始終沿豎直方向運動。火箭在地面點火后升至火箭燃料耗盡之前可認為做初速度為零的勻加速運動，經過4.0s到達離地面40m高處燃料恰好耗盡。忽略火箭受到的空氣阻力，g取10m/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小。

Answer 1

解：（1）設燃料恰好耗盡時火箭的速度為v，根據運動學公式
解得m/s=20m/s
（2）火箭燃料耗盡后能夠繼續上升的高度m=20m
火箭離地的最大高度：H=h+h₁=40+20=60m
（3）火箭在飛行中質量不斷減小，所以在點火起飛的最初，其推力最大。根據加速度定義及牛頓第二定律=5m/s²
F－mg=ma
F=m（g+a）=3×（10+5）=45N