从月球上射出的炮弹可以达到多大的速度

时间:2023-11-17 06:59:03

【题目】在地球上,炮弹射出的速度可以达到900米/秒。现在,我们假设把大炮放到了月球上,并且不考虑空气对炮弹速度的影响,那么这门大炮射出的炮弹可以达到多大的速度?(已知,对于任何物体来说,它在月球上的重力只有在地球上时的从月球上射出的炮弹可以达到多大的速度

。)

【解答】在解答这道题目的时候,很多人可能会这么回答:不管在地球上还是在月球上,火药爆炸的力量都是相同的。但是,在月球上时,炮弹的重力只有地球上的从月球上射出的炮弹可以达到多大的速度

,所以炮弹的速度会比地球上大得多。也就是说,炮弹在月球上的速度是地球上的6倍,即900×6=5400米/秒。换句话说,在月球上,炮弹的速度可以达到5.4千米/秒。

上面的解答过程似乎没有什么问题,但是却是错误的。

其实,在力、加速度和质量三者之间,不存在上面提到的这种关系。在牛顿第二定律的表达式中,与力和加速度有关的参数是它的质量,即F=ma。对于炮弹来说,不管是在地球上还是在月球上,它的质量都是不变的。由于火药的爆炸力量相同,所以炮弹射出去时的加速度也是一样的。又因为是同样的大炮,所以炮弹在炮筒里的运动距离也是一样的,那么根据表达式从月球上射出的炮弹可以达到多大的速度

,我们可以得出,它在地球和月球的速度是相同的。

这样,就得到下面的结论:在月球上,炮弹射出时的速度跟在地球上是一样的。如果要求炮弹射出去后飞行的高度和距离,这个问题要复杂一些,它跟物体在月球上的重力有很大的关系。

比如,在前面的分析中,我们在月球上竖直向上射出炮弹,速度为900米/秒,那么,这枚炮弹可以达到的高度就是:

从月球上射出的炮弹可以达到多大的速度

我们可以从前面的公式表中查到这个表达式。我们知道,月球上的重力加速度要比地球上的小,大概是地球的从月球上射出的炮弹可以达到多大的速度

,即:

从月球上射出的炮弹可以达到多大的速度

代入前面的式子,则有:

从月球上射出的炮弹可以达到多大的速度

所以,炮弹升起的高度就是:

从月球上射出的炮弹可以达到多大的速度

如果在地球上,不考虑大气的影响,这个高度是:

从月球上射出的炮弹可以达到多大的速度

那么竖直向上发射炮弹,对于同样的大炮来说,虽然射出去的速度是一样的,但是在月球上射出的高度却是地球上的6倍。