Задачи › Динамика движения по окружности, конический маятник

Самолёт на вираже

  1. Самолёт на вираже

    ВсОШ 1993/94, 9 кл.
    4/10

    Самолёт летит горизонтально по прямой со скоростью \(v_0 = 720\) км/ч. Определите, на сколько должна измениться скорость самолёта, чтобы он смог, оставаясь в горизонтальной плоскости, описать окружность радиуса \(R = 8\) км. Каков при этом угол наклона плоскости крыльев самолёта? Подъёмная сила направлена перпендикулярно плоскости крыльев и пропорциональна квадрату скорости самолёта (коэффициент пропорциональности в обоих случаях считать одинаковым). Ускорение свободного падения принять равным 10 м/с\(^2\).

    ▶Показать разборСкрыть разбор
    Ответ

    Скорость нужно увеличить на \(\Delta v \approx 54\) км/ч (до \(\approx 774\) км/ч); угол наклона плоскости крыльев \(\alpha = 30^\circ\).

    Решение

    При полёте по прямой: \(mg = F_1 = kv_0^2\), где \(F_1\) — подъёмная сила, отсюда \(k = \dfrac{mg}{v_0^2}\).

    При движении самолёта по окружности в горизонтальной плоскости (рис. 15) подъёмную силу \(\vec F_2\) можно разложить на составляющие:

    Рисунок

    по оси \(y\): \(mg = F_2\cos\alpha = kv^2\cos\alpha\),

    по оси \(x\): \(F_2\sin\alpha = m\dfrac{v^2}{R}\).

    Из последних равенств находим \[\sin\alpha = \dfrac{v_0^2}{gR} = \dfrac{1}{2} \Rightarrow \alpha = 30^\circ,\] \[v = \dfrac{v_0}{\sqrt{\cos\alpha}} \approx 215\text{ м/с} \approx 774\text{ км/ч}.\] Изменение скорости равно \(\Delta v = v - v_0 \approx 54\) км/ч.

    Вся олимпиада на сайте

    Страница задачиОшибка в задаче?

Похожие задачи