解题思路:(1)在最高点和最低点飞行员所受竖直方向合力提供圆周运动向心力,据此求出在最高点时的速度,再根据动能定理求得飞行员在最低点时的速度,根据牛顿第二定律求对座位的压力;
(2)由题意知飞行员超重时会出现“黑视”现象,在竖直面内的圆周运动分析超重最大位置即可.
(1)由题意知,在最高点时座椅对飞行员的压力与飞行员的重力相同,根据合力提供圆周运动向心力有:
FN+mg=m
v21
r
可得m
v21=2mgr
根据动能定理知,飞行员运动到最低点时有:
mg•2r=
1
2m
v22−
1
2m
v21
可得飞行员在圆周最低点时的速度
v22=
6gr
在最低点时合力提供圆周运动向心力,可知座椅对飞行员的支持力
F′N=mg+m
v22
r=7mg=4200N
根据牛顿第三定律知,飞行员对座椅的压力为4200N;
(2)“黑视”现象在超重时发生,在竖直面内圆周运动,在最低点时飞行员向上的加速度最大,“黑视”现象最严重处在圆周运动的最低点.
答:(1)他对座位的压力是4200N;
(2)在圆周运动的过程中他曾有眼睛“黑视”的情况发生,“黑视”在圆周最低点时最严重.
点评:
本题考点: 向心力;牛顿第二定律.
考点点评: 解决本题的关键是抓住飞机在竖直面内圆周运动,竖直方向合力提供圆周运动的向心力,知道最高点与最低点间运动满足机械能守恒.