翼型降落伞有很好的飞行性能,跳伞运动员可方便地控制转弯等动作.其原理是通过对降落伞的调节,使空气升力和空气摩擦力都受到影响.已知:空气升力F1与飞行方向垂直,大小与速度的平方成正比,F1=C1v2;空气摩擦力F2与飞行方向相反,大小与速度的平方成正比,F2=C2v2其中C1、C2相互影响,可由运动员调节,满足如图乙所示的关系.试求:
(1)图甲中画出了运动员携带翼型伞跳伞后的两条大致运动轨迹,试判断①、②两轨迹中哪条是不可能的,并简要说明理由;
(2)若降落伞最终匀速飞行的速度v与地平线的夹角为α,试从力平衡的角度证明:tanα=;
(3)某运动员和装备的总质量为70kg,匀速飞行的速度v与地平线的夹角α约20°,tan20°=,匀速飞行的速度v多大?(g取10m/s2,结果保留3位有效数字.)
(4)若运动员出机舱时飞机距地面的高度为800m,飞机飞行速度为540km/h,降落过程中该运动员和装备损失的机械能ΔE多大?