反衝作用

反衝作用

如果一個靜止的物體在內力的作用下分裂成兩個部分,一部分向某個方向運動,另一部分必然向相反的方向運動。這個現象叫做反衝。 反衝運動中,物體受到的反衝作用通常叫做反衝力。此過程遵循動量守恆定律。

概述

人從小船往岸上跳時,船會離開岸邊向後退去,船的這種反向運動就是反衝運動。反衝運動是很常見的,小船停在湖邊,當人在船上向前走去打算上岸時,小船卻向後移去,離開了岸邊;如果人反過身來走回原處,小船又向岸邊移去。這是動量守恆的一種表現。船和人原來的總動量為零(靜止在岸邊):人向前走動時,人得到了向前的動量,由於此時人與船的相互作用力是靜摩擦力,是人船系統的內力,因此,這個系統的動量守恆,總動量仍然為零,船必然同時得到向後的動量:人向後走動時,船又向前移去,兩者的動量之和還是零(水的阻力忽略不計) 。

特點

反衝運動和碰撞、爆炸有相似之處,相互作用力常為變力,且作用力大,一般都滿足內力>>外力,所以反衝運動可用動量守恆定律來處理。

(1)反衝運動的問題中,有時遇到的速度是相作用的兩物體間的相對速度,這時應將相對速度轉化成對地的速度後,在列動量守恆的方程。

(2)在反衝運動中還常遇到變質量物體的運動,如火箭在運動過程中,隨著燃料的消耗火箭本身的質量不斷在減小,此時必須取火箭本身和在相互作用時的整個過程來進行研究。例如:火箭、水輪機或灌溉噴水器等 。

物理原理

系統在內力作用下,當一部分向某一方向的動量發生變化時,剩餘部分沿相反方向的動量發生同樣大小變化的現象。火箭等都是利用反衝運動的實例.若系統由兩部分組成,且相互作用前總動量為零。一般為物體分離則有 0=mv+(M-m)v‘ , M是火箭箭體質量,m是燃氣改變數。(參考系的選擇是箭體)

質量為m的人在遠離任何星體的太空中,與他旁邊的飛船相對靜止。由於沒有力的作用,他與飛船總保持相對靜止的狀態。根據動量守恆定律,火箭原來的動量為零,噴氣後火箭與燃氣的總動量仍然應該是零,即mΔv+Δmu=0 解出Δv= -Δmμ/m。

典型套用

噴氣式飛機和火箭的飛行套用了反衝的原理,它們都是靠噴出氣流的反衝作用而獲得巨大速度的。現代的噴氣式飛機,靠連續不斷地向後噴出氣體,飛行速度能夠超過1000m/s。燃料進入燃燒室,在燃燒室里,高壓電打火,噴油燃燒,因氣體中含有氧氣,氣體燃燒膨脹,向後噴出,燃燒室後面是渦輪,渦輪軸上裝渦輪盤,渦輪盤周圍裝滿葉片,渦輪分7~13級,通過渦輪旋轉再一級一級向後壓,氣體通過發動機後部的渦輪一級一級壓縮,壓力再提高几百倍,最後.通過尾部噴口高速噴出,產生反作用力,使飛機向前飛 。

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