Самолет летит по прямой в горизонтальном направлении со скоростью 720 км/ч. На сколько надо увеличить скорость самолета, чтобы он смог описать в горизонтальной плоскости окружность радиусом 8 км? Подъемная сила направлена перпендикулярно плоскости крыльев и пропорциональна квадрату скорости.
от

1 Ответ

Дано:
- Скорость самолета v_0 = 720 км/ч = 720 / 3.6 м/с = 200 м/с
- Радиус окружности R = 8 км = 8000 м

Найти: увеличение скорости Δv для описания окружности радиусом R.

Решение:

Для того чтобы самолет мог описать окружность радиусом R, необходима центростремительная сила, которая должна уравновесить вес самолета. Центростремительная сила F_c определяется формулой:

F_c = m * a_c,

где a_c - центростремительное ускорение, которое можно выразить через скорость и радиус:

a_c = v^2 / R.

Следовательно,

F_c = m * (v^2 / R).

Подъемная сила F_L также равна весу самолета при горизонтальном полете:

F_L = m * g,

где g - ускорение свободного падения (g ≈ 9.81 м/с²).

При выполнении условия равновесия сил мы имеем:

m * (v^2 / R) = m * g.

Сократим массу m:

v^2 / R = g.

Теперь выразим скорость v:

v^2 = g * R.

Подставим значения:

v^2 = 9.81 * 8000.

Посчитаем:

v^2 = 78480.
v = √78480 ≈ 280.5 м/с.

Теперь найдем, на сколько нужно увеличить скорость:

Δv = v - v_0 = 280.5 - 200 = 80.5 м/с.

Ответ: Необходимо увеличить скорость самолета на примерно 80.5 м/с, чтобы он смог описать в горизонтальной плоскости окружность радиусом 8 км.
от