[典例] 民用航空客机的机舱除通常的舱门外还设有紧急出口,发生意外情况的飞机着陆后,打开紧急出口的舱门,会自动生成一个由气囊组成的斜面,机舱中的乘客就可以沿斜面迅速滑行到地面上来。若某型号的客机紧急出口离地面高度为4.0 m,构成斜面的气囊长度为5.0 m。要求紧急疏散时,乘客从气囊上由静止下滑到达地面的时间不超过2.0 s(g取10 m/s2),则:
(1)乘客在气囊上下滑的加速度至少为多大?
(2)气囊和下滑乘客间的动摩擦因数不得超过多少?
[解析] (1)由题意可知,h=4.0 m,L=5.0 m,t=2.0 s。
设斜面倾角为θ,则sin θ=。乘客沿气囊下滑过程中,
由L=at2得a=,
代入数据得a=2.5 m/s2。
(2)在乘客下滑过程中,对乘客受力分析如图所示,沿x轴方向有
mgsin θ-Ff=ma,
沿y轴方向有FN-mgcos θ=0,
又Ff=μFN,联立方程解得μ=≈0.92。
[答案] (1)2.5 m/s2 (2)0.92