急宇宙飞船在陨石碎块粒子流中,以速度v迎着粒子运行.后来飞船转过头,开始以速度v顺着粒子流方向运行,这时发动机的牵引力为

问题描述:


宇宙飞船在陨石碎块粒子流中,以速度v迎着粒子运行.后来飞船转过头,开始以速度v顺着粒子流方向运行,这时发动机的牵引力为原来的1/4.试求陨石粒子的速度.飞船可看作是两端平坦的圆柱形,而粒子与护板的碰撞是完全弹性的.
1个回答 分类:物理 2014-10-11

问题解答:

我来补答
设V为陨石速度,f为发动机牵引力,S为横截面积,M为单体积的质量.
选取飞船为参考系
单位时间内撞在飞船上的陨石质量为
m=S*L*M / t=S*M*v
1.陨石以(V陨+V船)撞在飞船上后又以(V陨+V船)被弹开.
F=Δp/Δt=m*Δt*2(V陨+V船) /Δt =2SM(V陨+V船)²=f
2.陨石以(V陨-V船)撞在飞船上后又以(V陨-V船)被弹开.(因为飞船匀速,由受力平衡知飞船速度必须大于陨石速度)即V船>V陨
F=Δp/Δt=m*Δt*2(V船-V陨)/Δt =2SM(V船-V陨)² f/4
联立 1、 2 的两个方程(相除)得
(V陨+V船)²=4(V船-V陨)²
∴ V陨=V船/3=v/3
 
 
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