第六讲 动量守恒定律 火箭推进原理.ppt

,大学物理,第一篇力学,第二章质点动力学,理学院物理系,张晚云,动量守恒定律,力学第六讲(上),引言：你知道吗？,引言：你知道吗？,what,why,一、动量守恒定律,一、动量守恒定律,质点系动量定理,（微分式）,若在某过程中，恒有，则：,质点系动量守恒定律,系统所受,合外力为零,，则其总动量不随时间改变。,说明,:,当 时，恒矢量。,1,、,适用范围：,惯性系中普遍适用。,2,、系统的动量守恒是指系统的总动量不变，,系统内各物体的动量是可交换的；,一、动量守恒定律,一、动量守恒定律,3,、,守恒条件：合外力为零，,或外力,内力；,特别地，,合外力沿某一方向为零，则该方向动量守恒；,例,1,：,质量为,m,的炮弹以初速度、仰角,发射,当它飞行在最高点时炸裂成质量分别为 和 的两部分，其中部分竖直自由下落，部分则继续向前飞行，求部分的射程（其落地点到发射点的水平距离）,一、动量守恒定律,一、动量守恒定律,O,m,x,m,2,m,1,x,1,x,2,问题：一,质量为,M,的,炮车以仰角,角发射一质量为,m,的,炮弹，炮弹出膛速率度为,(,对地,),，如图。不计,地面磨擦，求：,(1),炮弹出膛时，炮车的反冲速度。,分析：,炮车,+,炮弹系统在水平方向动量守恒,不计地面摩擦，,二、讨论：火炮中的后坐与反后坐,二、讨论：火炮中的后坐与反后坐,设炮车的反冲速度为,炮弹在水平方向的速度,(2),若炮筒长为,l,，求发炮过程中炮车受到的平均冲力；,问题：一,质量为,M,的,炮车以仰角,角发射一质量为,m,的,炮弹，炮弹出膛速率度为,(,对地,),，如图。不计,地面磨擦，求：,(1),炮弹出膛时，炮车的反冲速度。,二、讨论：火炮中的后坐与反后坐,二、讨论：火炮中的后坐与反后坐,(2),若炮筒长为,l,，求发炮过程中炮车受到的平均冲力；,估算：国产,83,式,152,毫米加农炮的炮弹质量约为,50,千克，出膛速度可达,955,米,/,秒（对地），炮身质量约为,9.7,吨。当射角为,30,度时,二、讨论：火炮中的后坐与反后坐,二、讨论：火炮中的后坐与反后坐,反后坐装置之,(1):,制退器,二、讨论：火炮中的后坐与反后坐,二、讨论：火炮中的后坐与反后坐,二、讨论：火炮中的后坐与反后坐,二、讨论：火炮中的后坐与反后坐,组合式制退器,反作用式制退器,反后坐装置之,(1):,制退器,二、讨论：火炮中的后坐与反后坐,二、讨论：火炮中的后坐与反后坐,二、讨论：火炮中的后坐与反后坐,二、讨论：火炮中的后坐与反后坐,反后坐装置之,(2):,驻退机,二、讨论：火炮中的后坐与反后坐,二、讨论：火炮中的后坐与反后坐,反后坐装置之,(3):,复进机,二、讨论：火炮中的后坐与反后坐,二、讨论：火炮中的后坐与反后坐,反后坐装置之,(4):,软后坐,二、讨论：火炮中的后坐与反后坐,二、讨论：火炮中的后坐与反后坐,美国鹰眼,105mm,火炮系统,二、讨论：火炮中的后坐与反后坐,二、讨论：火炮中的后坐与反后坐,力学第六讲(下),火箭推进原理,引言：你知道吗？,引言：你知道吗？,大型火箭为什么采用多级级联的方式？,一、火箭推进原理,一、火箭推进原理,时刻,速度,时刻,对主体,总质量,含燃料,喷燃气,主体质量,含燃料,1,、动力学方程,火箭系统所受外力；,沿火箭飞行方向为正,喷气对火箭的反推力,时刻,2,、箭体飞行的理想速度,对主体,重力场中：,自由场中：,火箭质量比：,末速度：,(1),提高,u,（,现可达,u,=4.2 km/s,）,(2),增大,N,（,受一定限制,）,一、火箭推进原理,一、火箭推进原理,时刻,对主体,单级末速度：,为提高,N,，,采用多级火箭,多级末速度：,一、火箭推进原理,一、火箭推进原理,一、火箭推进原理,一、火箭推进原理,二、变质量物体的动力学方程,二、变质量物体的动力学方程,变质量物体的含义,物体在运动过程中有质量,并入,或,分出,，且这种变化是,连续,的，即物体质量,m,(,t,),是对时间可微的函数。,如在云层中下落的雨滴，推进过程中火箭,为简化问题，只考虑一维运动情形。,（,1,）,主体质量,m,是关于时间,t,的连续函数，且有,并入质量流时,分出质量流时,则为正；反之，则为负。,（,2,）以主体速度方向为正方向，其它各速度与之相同,（,3,）若,若,设质量为,m,、速度为的物体在,t,时刻有质量为,d,m,、速度为的微小质量体以相对速度,u,并入或分出，则有,二、变质量物体的动力学方程,二、变质量物体的动力学方程,例,1,：质量为，初速为的无动力飞行器在太空尘埃中运动，运动过程中飞行器会吸附尘埃，吸附质量与路程成正比，比例系数为常量,.,忽略各种阻力。试求：飞行器运动速度与时间的关系。,提示：因无外力，且尘埃并入前速度为零，故有,三、随堂练习,三、随堂练习,介绍：长征火箭中国的骄傲,介绍：长征火箭中国的骄傲,长征三号（三级大型运载火箭）,全长：,43.25m,，,最大直径：,3.35m,，,起飞质量：,202,吨，,起飞推力：,280,吨力。,1984,年长征三号运载火箭成功发射通信卫星，标志我国成为世界上,第五,个具有独立研制和发射地球同步通信卫星能力的国家。,发射,1.45,吨重的通信卫星，从运载能力上讲居世界,第四,位。,掌握并合使用低温高能推进剂,(,液氢液氧,),居世界,第三,位。,解决了发动机高空二次启动技术居世界,第二,位。,发射商业卫星效费比居世界,第一,位。,介绍：中国的飞天路,介绍：中国的飞天路,2003,年,10,月,15,日，中国第一艘载人飞船神舟五号发射成功。,2005,年,10,月,17,日，神舟六号发射成功。,2008,年,9,月,25,日,21,时,10,分，神舟七号飞船搭乘,CZ-2F,运载火箭从酒泉卫星发射中心升空，火箭飞行,578,秒后船箭分离，神舟七号飞船进入预定轨道。,介绍：中国的飞天路,介绍：中国的飞天路,2008,年,9,月,27,日,16,时,43,分，翟志刚在轨道舱外向全国人民和全世界人民招手、问好，成为第一个进行舱外活动的中国航天员。,介绍：中国的飞天路,介绍：中国的飞天路,在约,20,分钟的舱外活动过程中，翟志刚圆满完成了展示国旗、取回空间试验装置、沿飞船外壁活动等预定工作。,介绍：中国的飞天路,介绍：中国的飞天路,三名航天员安全、健康出舱。神舟七号飞行取得了圆满成功！实现了我国空间技术发展的重大跨越,.,9,月,28,日,17,时,37,分，神舟七号飞船乘主伞降落在内蒙古四子王旗预定落区。,介绍：中国的飞天路,介绍：中国的飞天路,2007,年,10,月,24,日傍晚，西昌卫星发射中心。,中国发射第一颗探月卫星，并且向全世界实况转播。,18,：,05,，长征三号甲火箭发动机准时点火,介绍：中国人的探月梦,介绍：中国人的探月梦,19,：,21,卫星准确入轨，按照预定方向飞行,西昌发射中心宣布“嫦娥一号”发射成功,“嫦娥一号”卫星的发射成功，标志着中国人的千年梦想,探月工程，迈出了关键的一步。,这是值得所有中国人自豪的日子！,“,嫦娥二号,”,于,2010,年,10,月,1,日,18,时,59,分,57,秒在西昌卫星发射中心发射升空，并获得了圆满成功。,介绍：中国的飞天路,介绍：中国的飞天路,让我们为成功地实现飞天梦喝彩！,让我们为龙之升腾喝彩！,介绍：长征火箭中国的骄傲,介绍：长征火箭中国的骄傲,经典力学,动量定理与动量守恒定律,4/8/2026,CLASS OVER!,