動量定理的應用(2)
時間:
未知2
物理備考
的方向豎直向下。
4. 用動量定理解決連續流體的作用問題
在日常生活和生產中,常涉及流體的連續相互作用問題,用常規的分析方法很難奏效。若構建柱體微元模型應用動量定理分析求解,則曲徑通幽,“柳暗花明又一村”。
例4. 有一宇宙飛船以在太空中飛行,突然進入一密度為的微隕石塵區,假設微隕石與飛船碰撞后即附著在飛船上。欲使飛船保持原速度不變,試求飛船的助推器的助推力應增大為多少。(已知飛船的正橫截面積)。
解析:選在時間△t內與飛船碰撞的微隕石為研究對象,其質量應等于底面積為S,高為的直柱體內微隕石塵的質量,即,初動量為0,末動量為mv。設飛船對微隕石的作用力為F,由動量定理得:
則
根據牛頓第三定律可知,微隕石對飛船的撞擊力大小也等于20N。
因此,飛船要保持原速度勻速飛行,助推器增大的推力應為20N。
5. 動量定理的應用可擴展到物體系統
動量定理的研究對象可以是單個物體,也可以是物體系統。
例5. 質量為M的金屬塊和質量為m的木塊用細繩連在一起,放在水中,如圖所示。從靜止開始以加速度a在水中勻加速下沉。經時間,細線突然斷裂,金屬塊和木塊分離,再經時間,木塊停止下沉,試求此時金屬塊的速度。
解析:把金屬塊、木塊及細繩看成一個物體系統,整個過程中受重力和浮力不變,它們的合力為在繩斷前后也不變。設木塊停止下沉時,金屬塊的速度為v,選取豎直向下為正方向,對全過程應用動量定理,有
則
綜上例析,動量定量的應用非常廣泛。仔細地理解動量定理的物理意義,潛心地探究它的典型應用,對于我們深入理解有關的知識、感悟方法,提高運用所學知識和方法分析解決實際問題的能力很有幫助。
動量定理相關