生活中应用反冲原理的东西(科普微故事反冲)

豆豆:“麦杆哥说:‘火箭离地时,向下喷出的高能量气体,给地面施加一个力,然后地面给火箭一个反作用力,火箭升空,而火箭在大气屋中飞行时,尾焰给大气一个作用力,而大气给火箭一个反作用力,火箭继续飞行’,这说法好像没问题,但是,细细一想,好像哪里不对不对的。”

“他说得没错!”堂哥:“没有问题啊!”

豆豆:“可是,火箭有时是会冲出大气层的,这时,没有空气,谁给它反作用力呢?还有,人造卫星在大气层外点火变轨时,谁给它反作用力?”

“哎,还真是!”堂哥:“火箭冲出大气层后,依靠的是惯性。物体具有保持原运动状态的性质,具有保持静止或匀速运动的性质,叫做‘惯性’,惯性不受物体本身质量的影响。理论上,如果不受其它或外来力的影响,物体将永远保持原运动状态,要么永远静止,要么永运匀速运动。举个例子吧,天花板上挂着的灯,同时受到地心引力和电灯线的拉力,两力相等,方向相反,所以它不会掉下来,如果电灯线不牢断了,地心引力作用,会让灯掉下来;如果吊着灯的线,假如不是电线,而是受力能被拉申的某种塑料线,那么地心引力,会逐渐让灯越来越离地面近,因为吊着灯的线被逐渐拉申了,地心引力大于拉力。但是,理论上,假设,灯线的拉力和地心引力突然同时消失,灯也不会掉下来,当然也不会往上升,如果也没有风吹等来自其它方向的作用于灯的力,灯会在原地保持静止不动。”

豆豆:“这是牛顿第一定律。理论上,原本运动的物体,如果突然所有作用于这个运动物体的力,同时消失,这个物体会做匀速运动,并一直保持均速运动。但是,但是哥哥,牛顿第一运动定律,也似呼不能完全解释冲出大气层的火箭的运动原理,因为万有引力仍然有作用哎!万有引力消失了吗?众所周知,地心引力能作用于距离地球三十八万公里外月球,甚至更远更远的天体,那么,地心引力,对冲出大气层的火箭,不可能没有作用吧?” “呃?啊!哦!”堂哥:“哦!哎,有道理!为什么呢?”

爷爷:“反冲力的原因。”

“对!对!对!”堂哥:“反冲力!”

豆豆:“啥是反冲力?”

爷爷:“一个系统发生分离时,其中一部分被抛了出去,而系统的另一部分,会向相反的方向进行运动。”

豆豆:“系统?”

爷爷:“这么给你解释吧,如果我们把一节没有动力装置的车厢和车内的乘客看做一个系统,如果想让车厢走,如果车内的乖客采取的方法是用力踢打车厢内壁,那么,无论他们如何踢打,车厢一定不会走(最多只会摇晃),车厢肯定走不了,为什么呢?因为系统内各部分之间的相互作用力,不能改变整个系统的运动状态哎。这就像一个人,无论力气有多大,但他怎么用手向上提自已的衣领,也不能把自己提起来,因为这个人本身就是一个系统,系统内各部分之问的相互作用力,不可能改变整个系统的运动状态,因为系统内各部分之间的相互作用力,是一种内力,内力不能改变整个系统的运动状态,但是呢,如果换另一个人来提他的衣领,只要力气够,就能把这个人提起来,因为这是来自系统之外的力,也就是外力。我们回到开始的例子,如果想让车厢走,我们必须让车厢这个系统获得外力,怎么办呢?用火车头拉,那怕就是马拉人推,只要力量足够,车厢就能走,因为系统之外的力起了作用。” “对!”堂哥:“如果,要让一个系统的整体运动状态发生改变,并且得依靠系统内各部分之间的相互作用力,只有一种情况能够实现。什么情况呢?就是系统发生分离,向外抛出系统的一部分,而另一部分,会往反方向运动,既便没有抛出一部分,也得有足够的物理趋势,这就是反冲力的基本原理(满足于动量守恒,初动量等于未动量)。火箭啧出尾焰时箭体向反方向运动、啧气式飞机向后啧气使机体前飞,等等类似的,都与反冲力有关。我小时侯,想让小三轮车往前走,但小三轮没链条断了,怎么办?只有双手抓紧手把,然后使让身子尽量相对快速往后运动,小车就会有所前进,也与反冲力有关(小孩吴模仿,有点危险系数),这种情况,人并没有离开车,屁股也没有离开车座,系统没有完全分离,但向后运动的身体上半部分,形成了反冲力能够形成的物理趋势。”“小豆儿,你来举几个例子看看?”

“好的!” 豆豆:“枪炮的后座力、吹饱的气球突然放开嘴会急速飞出去,是不是反冲力的原因呢?”

“是的!”爷爷:“对!”

“哎!”豆豆:“人造卫星变轨时,点火加连,或者向前啧火刹车,不就利用了反冲力?” “是的!”堂哥:“卫星自带的小发动机点火喷气,满足了系统分离,系统的一部分——气体,离开系统,而系统的另一部分——星体,进行反方向运动,满足了产生反冲力的条件。”

……

生活中应用反冲原理的东西(科普微故事反冲)(1)

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