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真空中的火箭推进 - I
9.16
火箭推进是牛顿第三运动定律的经典实例。燃料燃烧导致气体以高速喷出,从而在火箭进入外太空时提供飞行所需的推力。
动量守恒原理适用于太空中的火箭与燃料系统。火箭携带燃料时的初始动量等于其最终动量,即火箭自身的动量与喷出气体动量之和。
如果火箭的运动方向沿正 x 轴方向,则其排出的气体以质量 dmex 沿负 x 方向以速度 vex 运动。
此处,火箭的初始动量为 mv。在时间 dt 内由于燃料燃烧,计算喷出气体的动量以及火箭的动量。
将方程用幅值表示后,可进一步简化,并忽略方程中较小的项,从而得到火箭线动量守恒的方程。
任何飞行器运动的驱动力都是摩擦力,但对于太空中的火箭推进来说,摩擦力是不存在的。 火箭的运动通过喷射燃烧的燃料气体来改变其速度(从而改变其动量),从而使其沿与喷射燃料的速度相反的方向加速。 在这种情况下,火箭的质量和速度随着喷射气体的总质量不断变化。 由于动量守恒,火箭动量的变化量与喷射气体的变化量…