高校问答再塑生命的人阅读短文:高一动量问题
来源：百度文库 编辑：高校问答 时间：2024/04/28 15:31:25
科学家设想用太阳帆来加速宇宙飞船,按照光的粒子说,光由光子组成,当质量为m的飞船张开太阳帆时能使阳光垂直射到太阳帆上,帆面积为S,太阳帆对光的反射率为100%,设太阳帆单位面每秒到达N个光子,已知每个光子动量为P, 求飞船的加速度?
单位时间内被太阳帆反射的光子动量的改变总量为ΔP（总）＝NPS－（－）NPS＝2NPS，因此太阳帆在单位时间内受到的光子的作用力的冲量为Ft=ΔP（总）＝2NPS,其中t为单位时间即1s，故飞船受到的作用力F＝2NPS，由牛顿第二定律得飞船的加速度a=F/m=2NPS/m
单位时间内光子的总动量P=Np
由P＝ft可知单位时间内飞船受力f＝NpS,所以飞船加速度为a＝NpS/m
单位时间内光子的总动量P=Np ，被反弹之后总动量为P`=-Np；
由动量定理Δp=∑f*t可知(注意方向)；单位时间内单位面积飞船受力f＝2NpS,
所以飞船加速度为a＝2NpS/m
飞船的加速度:Nps/m