高二物理动量问题一艘帆船在静水中
计算帆船在匀速前进时帆面受到的平均风力F大小为多少,可以以帆船为研究对象分析,但由于水对帆船阻力不确定,所以根据相互作用力的性质,也可以以流动的空气(风)为研究对象计算帆面对流动的空气(风)的作用力F'。
设:
在t时间内有长度L=L风-L帆=v1t-v2t,面积为S的空气柱(空气柱的质量m=ρ(v1-V2)tS)以速度v1撞击帆面,受到帆面的作用力F’作用后,速度减小为v2(相对帆静止)
取F’的方向为正方向
根据动量定理Ft=ΔP
F't=-mv2-(-mv1)=m(v1-v2),由于m=ρ(v1-V2)tS
F'=m(v1-v2)/t=ρ(v1-V2)tS(v1-v2)/t=ρS...全部
计算帆船在匀速前进时帆面受到的平均风力F大小为多少,可以以帆船为研究对象分析,但由于水对帆船阻力不确定,所以根据相互作用力的性质,也可以以流动的空气(风)为研究对象计算帆面对流动的空气(风)的作用力F'。
设:
在t时间内有长度L=L风-L帆=v1t-v2t,面积为S的空气柱(空气柱的质量m=ρ(v1-V2)tS)以速度v1撞击帆面,受到帆面的作用力F’作用后,速度减小为v2(相对帆静止)
取F’的方向为正方向
根据动量定理Ft=ΔP
F't=-mv2-(-mv1)=m(v1-v2),由于m=ρ(v1-V2)tS
F'=m(v1-v2)/t=ρ(v1-V2)tS(v1-v2)/t=ρS(v1-v2)^2
所以空气柱受到帆面的作用力F'=ρS(v1-v2)^2
根据相互作用力大小相等,
帆面受到的平均风力大小为ρS(v1-v2)^2
。
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