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高二物理动量问题

一艘帆船在静水中由于风力的推动做匀速直线运动,帆面的面积为S,帆面与风面垂直,风速为v1,船速为v2(v2<v1),空气密度为p,帆船在匀速前进时帆面受到的平均风力大小为多少?

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2006-05-21

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    我们知道,这道题目因为没有提供船受到的阻力,所以风力不能等于匀速运动船的阻力来计算,而只能通过风力本身推动船后动量的减少来计算。 风速原来v1,推动船后变成了v2,那么一定有动量损失。
     计算t时间内有多少质量的空气扑打在船帆上,因为相对速度为了v1-v2,所以t时间内有(v1-v2)tS体积的风吹在帆上,质量为pS(v1-v2)t 所以t时间内风的动量变化为P=m(v1-v2)=pS(v1-v2)^2t 所以帆对船的作用力为了F=P/t=pS(v1-v2)^2,这就是平均风力 接上面的疑问:我说了是相对速度啊,你想象一下,假如v1=v2,那么风根本吹不到船帆上,因为两者是相对静止的,明白了吗,看来你对相对运动的理解还是不够好。
  

2006-05-22

138 0
    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=(v1-v2)t,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 所以帆对船的作用力为F'=ΔP/t=pS(v1-v2)^2,这就是平均风力 相对运动一楼讲的很好了 。
  

2006-05-21

131 0
    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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