用動量定理解決連續(xù)流體的作用問題
在日常生活和生產(chǎn)中,常涉及流體的連續(xù)相互作用問題,用常規(guī)的分析方法很難奏效。若構(gòu)建柱體微元模型應(yīng)用動量定理分析求解,則曲徑通幽,“柳暗花明又一村”。
[例.4]有一宇宙飛船以v=10km/s在太空中飛行,突然進入一密度為ρ=1×10-7kg/m3的微隕石塵區(qū),假設(shè)微隕石塵與飛船碰撞后即附著在飛船上。欲使飛船保持原速度不變,試求飛船的助推器的助推力應(yīng)增大為多少?(已知飛船的正橫截面積S=2 m2)
[解析]選在時間Δt內(nèi)與飛船碰撞的微隕石塵為研究對象,其質(zhì)量應(yīng)等于底面積為S,高為vΔt的直柱體內(nèi)微隕石塵的質(zhì)量,即m=ρSvΔt,初動量為0,末動量為mv.設(shè)飛船對微隕石的作用力為F。
根據(jù)牛頓第三定律可知,微隕石對飛船的撞擊力大小也等于20N.因此,飛船要保持原速度勻速飛行,助推器的推力應(yīng)增大20N。