飞行中的火箭,重心在哪里

时间:2023-11-16 16:09:01

在人们的观念中,常常以为动力强劲的喷气发动机并不遵守重心运动定律。比如,很明显,火箭在飞向月球的过程中,只受到内力的作用,但是它的重心却飞到了月球上。初看起来,这似乎有一定的道理,那这个现象该如何解释呢?的确,火箭在飞行前,重心在地球上,当它飞到月球上后,它的重心就跑到了月球上,好像真的破坏了重心运动定律。

我们应该如何反驳这一结论呢?其实,在上面的分析中,我们还是忽略了一些东西。我们知道:火箭在飞向月球的时候,会喷出气体,如果这些气体没有碰到地球,那么火箭就不会飞到月球上,它的重心就不可能转移到月球上。而且,飞到月球的只是火箭的一部分,有一些燃烧的产物向着反方向飞到了地球上。所以,对于整个系统来说,火箭的重心(力学上常称之为惯性重心)仍然在火箭起飞前的那个地方。

飞行中的火箭,重心在哪里

刚才,我们提到了火箭喷出的气体。其实,这些气体在喷向地球的过程中,冲击力是很大的,所以在这个系统中,我们还应该把整个地球也计算进去,不应该只分析火箭,而是应该考虑地球与火箭组成的这个大系统。在火箭喷出的气体作用下,地球也会发生移动。而且,地球移动的方向跟火箭的惯性中心移动的方向是相反的。我们知道,地球的质量比火箭的质量大得多,所以哪怕地球只是进行了非常小的移动,也足以抵消火箭飞向月球所进行的移动,从而使整个大系统的惯性中心保持不变。从理论上说,地球移动的距离比火箭要小得多,大概只有火箭的几百万亿分之一。

通过刚才的分析,我们可以看出,即便在这种特殊的情况下,重心运动定律也同样适用。

1达因是一种力学单位,可以定义为使质量为1克的物体产生1厘米/秒2的加速度的力,叫达因。1千克力≈1×106达因

2列奥纳多·达·芬奇(1452~1519),意大利文艺复兴三杰之一,是世界的艺术巨匠和科学巨匠,代表作有《蒙娜丽莎》《最后的晚餐》等。