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1、火箭飞行原理授课课件,力的累积效应：冲量,质点动量定理,设质点受外力 ，由牛顿第二定律得,对上式在 内积分，得,一 质点和质点系的动量定理,1 质点的动量定理,因为内力 ，故,以两个质点为例,2 质点系的动量定理,合外力的冲量,质点系的动量定理,二 动量守恒定律,质点系动量定理,若质点系所受的合外力为零 则系统的总动量守恒，即 保持不变.,若系统 ，则,（2）若某一方向合外力为零，则此方向动量守恒.,（1）守恒条件 合外力为零 当 时，可略去外力的作用，近似地认为系统动量守恒. 例如在碰撞，打击，爆炸等问题中.,若系统 ，则,例 有一辆炮车，在光滑斜面上下滑，当它滑到某处时，从炮内射出一枚炮弹
2、沿水平方向在炮弹发射瞬间，动量守恒是否适用？,(A) 总动量守恒 (B)总动量在炮身前进的方向上的分量守恒，其它方向动量不守恒 (C) 总动量在水平方向的分量守恒，竖直方向分量不守恒 (D) 总动量在任何方向的分量均不守恒,例 有一辆炮车，在光滑斜面上下滑，当它滑到某处时，从炮内射出一枚炮弹沿水平方向在炮弹发射瞬间，动量守恒是否适用？,q,m,M,(A) 总动量守恒 (B)总动量在炮身前进的方向上的分量守恒，其它方向动量不守恒 (C) 总动量在水平方向的分量守恒，竖直方向分量不守恒 (D) 总动量在任何方向的分量均不守恒,三 火箭飞行原理,火箭推力,起飞重量,理想速度,多级火箭,火箭是利用向后
3、喷出的热气流产生的反作用力向前推进的飞行器.一般由推进系统、弹体和有效载荷三个基本部分构成.,质点系的动量定理,动量守恒定律,1 火箭推力,以地面为参考系，时刻t，系统的动量为,时刻t+dt，系统的动量为,系统的动量增量为,1 火箭推力,设系统在dt 时间内受到的外力为F，由质点系动量定理得：,两边同时除以dt,1 火箭推力,火箭发动机的推力,动力学方程,如何增加火箭的推力？,1 火箭推力,长征五号运载火箭,长征五号是我国推力最大、运载能力最强的大型运载火箭，采用液氢液氧推进剂，综合技术水平与国际主流运载火箭相当.,1 起飞重量,火箭起飞时，包括火箭系统和有效载荷在内的全部重量称为起飞重量.,
4、刚开始发射时速率较小，空气阻力可以忽略不计，所以外力F=Mg.,由于加速度,动力学方程,长征五号运载火箭,长征五号起飞重量849吨,2 理想速度,以地面为参考系，时刻t，系统的动量为,时刻t+dt，系统的动量为,在喷射过程中系统内力远大于外力，所以略去重力，系统总动量守恒,2 理想速度,系统总动量守恒,整理得,2 理想速度,理想速度：,开始飞行： ； 质量 （包括火箭和燃料）,燃烧完： ； 质量 （火箭）,两边积分,2 理想速度,提高火箭飞行速度有两条途径： 寻求高效能推进剂，提高喷气速度u . 设计合理的火箭结构，提高火箭质量比 .,例题 人类现有火箭的质量比范围是515，发动机的喷气速率一
5、般为 ，假设火箭为单级结构，试计算其所能达到的最大速度.,解：取最大喷气速率,最大质量比,若考虑空气阻力和重力,例题 人类现有火箭的质量比范围是515，发动机的喷气速率一般为 ，假设火箭为单级结构，试计算其所能达到的最大速度.,第一宇宙速度：,单级火箭无法发射卫星！,火箭结构如何改进？,3 多级火箭,第一级：,第二级：,第三级：,弘扬航天精神，拥抱星辰大海,弘扬航天精神，拥抱星辰大海,课后思考题,深空探测器要脱离太阳系需要达到第三宇宙速度 ，现有一火箭采用三级结构，质量比N1=12， N2 = 9，N3 =6，喷射气体速率为2800m/s，忽略空气阻力和重力，试判断能否满足发射需要.,小 结,理解一个定理：动量定理 掌握一个定律：动量守恒定律 学会两个应用：火箭飞行原理,
