沙皇俄国末代公主:高中物理题

来源:百度文库 编辑:高校问答 时间:2024/05/10 19:34:34
一火箭质量为M(内含火药质量为m),发射时火药全部以速度v逐渐竖直向后喷出(火药喷出所用时间远小于火箭上升到最大高度的时间),空气阻力为重力的p%。问:火箭发射时的最大高度。

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如果火药瞬时一次喷出,发射时,由于内力远大于外力,所以动量近似守恒:
0=(M-m)V1-mV
上升阶段,可用动能定理:
0-(M-m)V1^2/2=-(1+P%)(M-m)gH
由以上两式可解得:
H=m^2V^2/2=-(1+P%)(M-m)^2g

但火药逐渐喷出:

对于这个问题我是这样想的,可以设置这样两个情景.并设火箭质量为M,一份燃料的质量为m.每次燃料喷出速度(相对火箭)为v.
1.火箭瞬间发射出全部的燃料.
2.火箭逐步发射燃料.(就是对燃料量子化)
对于1中情景,有如下方程.
(M-nm)*Vt + nm*(Vt-v) = 0
则Vt = nmv/M--------------(1)
对于2中情景,有如下方程.
第一次:(M-m)*V1 + m*(V1-v)=0 则 V1 = mv/M
第二次:(M-2m)*V2 + m*(V2-v)=(M-m)*V1 则 V2 = [(2M-m)/M]*(mv/M-m)
第三次:(M-3m)*V3 + m*(V3-v)=(M-2m)*V2 则 V3 = [(3M-m)/M]*(mv/M-m)
不难发现规律,即Vn = [nM-m)/M]*[mv/M-m]--------(2)
(2)/(1) = (nM-m)/n(M-m) > 1
也就是说这两个速度是不一样的,第二种速度大,但具体达到什么程度要由n来决定,这似乎与题意不符.所以也就只能用1的方法算.
即跟你的列式一样

其实是一样的,把它量子化试试!!即在Δt→0的时间内,喷出Δm的气体,积累计算,就好了,或用积分算!

逐渐喷出和瞬时喷出都没关系,解法一样,本身属于累计法。就像飞船在太空不断撞击尘埃一样,还有不断有子弹射中某一物体,分步计算和整体计算结果是一样的。

其实,很简单,只是你把它复杂化了,由于火药喷出的时间远小于火箭飞行时间,所以在火药喷出的这段时间对于火箭飞行的时间来说是可以忽略的,即可以把火药喷出的时间为零化,在这么短的时间内,火箭飞行的高度与火药喷出后火箭飞行的高度相差也是相当大的,因此在火药喷出的这段时间火箭飞行的高度是可以忽略的,所以你那样计算是正确的,毫无疑问的.