燃气组成的系统内力很大,远大于系统所受重力及阻力,故可应用动量守恒定律.
(2)在火箭发射过程中,由于内力远大于外力,所以动量守恒.取火箭的速度方向为正方向,发射前火箭的总动量为0,发射后的总动量为mv′-(M-m)v
则由动量守恒定律得0=mv′-(M-m)v
所以v′=v=v
(3)由上问可知火箭喷气后最大的速度v′=v
故可以用以下办法提高火箭飞行速度:
①提高喷气速度;②提高火箭的质量比;③使用多级火箭,一般为三级.
[知识梳理] 火箭的原理
1.工作原理
应用反冲运动,其反冲过程动量守恒.它靠向后喷出的气流的反冲作用而获得向前的速度.
2.影响火箭最终速度大小的因素
(1)喷气速度;
(2)火箭的质量比:
指火箭起飞时的质量与燃料燃尽时的质量之比.
喷气速度越大,质量比越大,火箭获得的速度越大.
[即学即用] 判断下列说法的正误.
(1)火箭点火后离开地面加速向上运动,是地面对火箭的反作用力作用的结果.( × )
(2)在没有空气的宇宙空间,火箭仍可加速前行.( √ )
一、反冲运动的应用
例1 反冲小车静止放在水平光滑玻璃上,点燃酒精,水蒸气将橡皮塞水平喷出,小车沿相反方向运动.如果小车(含橡皮塞)的总质量M=3kg,水平喷出的橡皮塞的质量m=0.1kg.
(1)若橡皮塞喷出时获得的水平速度v=2.9m/s,求小车的反冲速度;
(2)若橡皮塞喷出时速度大小不变,方向与水平方向成60°角,小车的反冲速度又如何(小车一直在水平方向运动)?
答案 (1)0.1m/s,方向与橡皮塞运动的方向相反
(2)0.05m/s,方向与橡皮塞运动的水平分运动方向相反
解析 (1)小车和橡皮塞组成的系统所受外力之和为零,系统总动量为零.以橡皮塞运动的方向为正方向
根据动量守恒定律,mv+(M-m)v′=0