2001年9月11日,美国遭受了历史上规模最大、损失最为惨重的恐怖主义袭击,恐怖分子劫持客机分别撞击了纽约的“世贸大楼”和华盛顿的“五角大楼”.其中一架客机拦腰撞到世贸大楼的

首页 > 考试 > 物理 > 高中物理 > 自由落体运动/2022-09-04 / 加入收藏 / 阅读 [打印]

◎ 题目

2001年9月11日,美国遭受了历史上规模最大、损失最为惨重的恐怖主义袭击,恐怖分子劫持客机分别撞击了纽约的“世贸大楼”和华盛顿的“五角大楼”.其中一架客机拦腰撞到世贸大楼的南部塔楼第60层地方,并引起巨大爆炸,大约1h后,南部塔楼部分轰然倒塌(高约245m),灰尘和残骸四处飞溅,300多名救援警察和消防人员没来得及逃生.我们不妨设置一个情境:当处于倒塌部分正下方的地面人员,看到一块质量约为4×103 kg的楼墙块竖直倒下的同时到作出反应开始逃离需0.2s的时间,逃离的安全区域为离大厦100m外(实际的安全区要更远).设该坠落块与地面作用时间为0.05s,不计空气阻力,g取10m/s2
求:(1)地面人员要逃离大厦到安全区至少要以多大速度奔跑?(忽略人的加速时间,百米短跑世界记录为9″79)
(2)该坠落块对地产生的平均作用力多大?
(3)由于爆炸引起地表震动,设产生的纵波的传播速率vp=9.1km/s,横波的传播速率vs=3.1km/s,设在某处的地震勘测中心记录到两种不同震感之间的时间间隔△t0=5s,那么观测记录者与震源之间的距离s为多少千米?

◎ 答案

(1)设坠落物做自由落体运动的时间为t,则有:
    h=
1
2
gt2
落地速度 v0=gt   
地面人员逃离时间t′=t-0.2
逃离速度v=
s
t

将h=245m,g=10m/s2
代入联立求得t=7 s,v0=70 m/s,v=10.3 m/s
(2)对坠落块与地作用的过程,取竖直向上方向为正方向,根据动量定理得:
(F-mg)△t=0-(-mv0
将△t=0.05s,v0=70 m/s,代入求得F=5.64×106 N
根据牛顿第三定律得:该坠落块对地产生的平均作用力大小为F′=F=5.64×106 N
(3)震动同时产生传播,
则由匀速运动知
   

s=vptp=vsts
t0=ts-tp

求得s=23.1 km
答:(1)地面人员要逃离大厦到安全区至少要以10.3m/s速度奔跑.
(2)该坠落块对地产生的平均作用力是5.64×106 N.
(3)观测记录者与震源之间的距离s是23.1km.

◎ 解析

“略”

◎ 知识点

    专家分析,试题“2001年9月11日,美国遭受了历史上规模最大、损失最为惨重的恐怖主义袭击,恐怖分子劫持客机分别撞击了纽约的“世贸大楼”和华盛顿的“五角大楼”.其中一架客机拦腰撞到世贸大楼的…”主要考查了你对  【自由落体运动】,【牛顿第二定律】,【波长、频率和波速】  等知识点的理解和应用能力。关于这些知识点的“档案”,你可以点击相应的链接进行查看和学习。

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