高二物理第八章反沖運(yùn)動火箭的知識點(diǎn)
反沖運(yùn)動概念
根據(jù)動量守恒定律，如果一個靜止的物體在內(nèi)力的作用下分裂成兩個部分，一部分向某個方向運(yùn)動，另一部分必然向相反的方向運(yùn)動。這個現(xiàn)象叫做反沖。 反沖運(yùn)動中，物體受到的反沖作用通常叫做反沖力。
反沖運(yùn)動原理
1、系統(tǒng)不受外力或受外力的矢量和為零
2、相互作用的時間極短,相互作用的內(nèi)力遠(yuǎn)大于外力,如碰撞或爆炸瞬間,外力可忽略不計(jì),可以看作系統(tǒng)的動量守恒。
3、系統(tǒng)某一方向上不受外力或受外力的矢量和為零;或外力遠(yuǎn)小于內(nèi)力,則該方向上動量守恒(分動量守恒)。
4、在某些實(shí)際問題中,一個系統(tǒng)所受外力和不為零,內(nèi)力也不是遠(yuǎn)大于外力,但外力在某個方向上的投影為零,那么在該方向上可以說滿足動量守恒的條件。
反沖運(yùn)動應(yīng)用
噴氣式飛機(jī)和火箭的飛行應(yīng)用了反沖的原理，它們都是靠噴出氣流的反沖作用而獲得巨大速度的。現(xiàn)代的噴氣式飛機(jī)，靠連續(xù)不斷地向后噴出氣體，飛行速度能夠超過l000m/s。
質(zhì)量為m的人在遠(yuǎn)離任何星體的太空中，與他旁邊的飛船相對靜止。由于沒有力的作用，他與飛船總保持相對靜止的狀態(tài)。
根據(jù)動量守恒定律，火箭原來的動量為零，噴氣后火箭與燃?xì)獾腵總動量仍然應(yīng)該是零，即mv+mu=0 解出v= -mu/m
(1)式表明，火箭噴出的燃?xì)獾乃俣仍酱蟆⒒鸺龂姵鑫镔|(zhì)的質(zhì)量與火箭本身質(zhì)量之比越大，火箭獲得的速度越大。現(xiàn)代火箭噴氣的速度在2000～4000 m/s，近期內(nèi)難以大幅度提高，因此要在減輕火箭本身質(zhì)量上面下功夫。火箭起飛時的質(zhì)量與火箭除燃料外的箭體質(zhì)量之比叫做火箭的質(zhì)量比，這個參數(shù)一般小于10，否則火箭結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度就成了問題。但是，這樣的火箭還是達(dá)不到發(fā)射人造地球衛(wèi)星的7.9 km/s的速度。
為了解決這個問題，蘇聯(lián)科學(xué)家齊奧爾科夫斯基提出了多級火箭的概念。把火箭一級一級地接在一起，第一級燃料用完之后就把箭體拋棄，減輕負(fù)擔(dān)，然后第二級開始工作，這樣一級一級地連起來，理論上火箭的速度可以提得很高。但是實(shí)際應(yīng)用中一般不會超過四級，因?yàn)榧墧?shù)太多時，連接機(jī)構(gòu)和控制機(jī)構(gòu)的質(zhì)量會增加得很多，工作的可靠性也會降低。
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