人类总想追求更快的速度,继上海磁悬浮列车正式运营,又有人提出了新设想“高 速飞行列车”,并引起了热议

如图1所示,“高速飞行列车”拟通过搭建真空管道,让列车在管道中运行,利用低真空环境和超声速外形减小空气阻力,通过磁悬浮减小摩擦阻力,最大时速可达4千公里

我们可以用高中物理知识对相关问题做一些讨论,为计算方便,取“高速飞行列车”

以下简称“飞行列车”

的最大速度为

;取上海磁

悬浮列车的最大速度为

;参考上海磁悬浮列车的加速度,设“飞行列车”的最大加速度为

.


若“飞行列车”在北京和昆明

距离取为

之间运行,假设列车加速及减速 运动时,保持加速度大小为最大值,且功率足够大,求从北京直接到达昆明的最短运行时间
t.

列车高速运行时阻力主要来自于空气,因此我们采用以下简化模型进行估算:设列车所受阻力正比于空气密度、列车迎风面积及列车相对空气运动速率的平方;“飞行列车”与上海磁悬浮列车都采用电磁驱动,可认为二者达到最大速度时功率相同,且外形相同

在上述简化条件下,求在“飞行列车”的真空轨道中空气的密度

与磁悬浮列车运行环境中空气密度

的比值.

若设计一条线路让“飞行列车”沿赤道穿过非洲大陆,如图2所示,甲站在非洲大陆的 东海岸,乙站在非洲大陆的西海岸,分别将列车停靠在站台、从甲站驶向乙站

以最大速度

、从乙站驶向甲站

以最大速度

三种情况中,车内乘客对座椅压力的大小记为

、

、

,请通过必要的计算将

、

、

按大小排序

已知地球赤道长度约为

,一天的时间取
