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引力场中的火箭推进 - I
9.18
当火箭发射时,其初始运动受到地球引力场的影响。随着火箭向上运动,外部引力作用于火箭,方向与其运动方向相反。
这个力在时间 dt 内作用,产生的冲量等于火箭与燃料系统动量的变化量。
此处,质量为 m 、以速度 v 运动的火箭的初始动量为 mv 。此外,最终动量是火箭与排出气体动量之和。
由于燃烧,向负y方向喷出的气体的动量是其质量与相对速度的乘积。
随后,火箭的动量等于质量减少 dmex 后与速度增加 dv 后的乘积。
此处,dmex 表示火箭质量的减少量减去 dm。 在任意时间 dt 内,火箭的运动是一维的;因此,考虑上述方程的大小并进一步简化,忽略较小的项,可推导出 dv 的表达式。
火箭的尺寸范围广泛,从普通人使用的小型烟花到曾经将大量有效载荷推向月球的巨大土星五号。 所有火箭、喷气发动机、放气的气球,甚至鱿鱼和章鱼的推进力都是由相同的物理原理解释的:牛顿第三运动定律。 物质被强行从系统中排出,对剩余物质产生相等且相反的反应。
火箭在太空中的运动通过喷射燃烧的燃料气体来改变其速…