03.06 在太空中没有空气介质,飞船没有反作用力怎么飞呢?

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太空中没有空气介质,飞船没有反作用力怎么能飞?

其实这个问题是不太准确的。首先,飞船有没有反作用力,跟太空中有没有空气没有关系。其次,飞船是有反作用力的。 我想,既然能提出这个问题,提问者一定是认为飞船和飞机的飞行原理是相同的。但其实两者有很大的差别。

先来看看飞机。飞机为什么能够升空?简单概括,就是因为伯努利原理。什么是伯努利原理呢?就是当流体速度加快时,物体与流体接触的表面上压力会减小,反之压力就会增大。来看这个图,机翼横截面积的形状,空气从机翼的上下两方流过,而空气在机翼上方的流速要更快一些,因此,上方的压力减小,飞机就产生了向上的升力。


这个实验你也可以自己在家做,你只需要一张纸条就可以了,把纸条放在嘴唇的下方,然后向前吹气,你会发现纸条,飞起来了。

再看看宇宙飞船,在太空中没有空气,因此也就无法应用伯努利原理。但是太空中有一个优惠的地方就是没有阻力。没有阻力会带来什么效果呢?你可以想象一下自己飘在太空中,然后不小心打了一个喷嚏,会怎样呢,你就会沿着打喷嚏相反的方向飞出去。飞船也是一样的,如果它想前进了,就会不断的向后打喷嚏。飞船进入太空中携带了大量的液态气体燃料,他们经过发动机,按照一定比例混合点燃,就会快速地喷射出去,这样飞船在相反方向就会得到冲力,从而加速前行。

这其实是应用了动量守恒的原理。就是说在运动方向上,不受外力作用时,运动系统内的动量是恒定的。即MV=mv,这里的m是物体质量,v是运动速度。


什么意思呢?台球大家都玩过吧?如果不加转,母球和目标球对心正碰,目标球会继承母球的速度往前走,而母球就会停止。这是因为,母球和目标球的质量相当记为m,碰撞前,目标球的速度是零,母球的速度是v,他们的动量和是mv,而碰撞后它们的动量和依旧就是mv。

另一个例子就是大炮,如果大炮的轮子不固定,那么在大炮发射时,产生的后坐力一定会把大炮往后推,因为,在发射前,大炮和炮弹的速度都是静止的,它们的动量和是0,而当大炮发射后炮弹以速度v向前进,因此大炮必须以速度V向后走以抵消炮弹产生的动量,来确保它们的动量和依旧是0。也就是mv+MV=0。因为炮弹比较轻,而大炮比较沉,所以即使炮弹以非常快的速度射出去,大炮后坐的速度也不会很快。


这个例子迁移到太空飞船上,你可以想象太空飞船是一门大炮,而它的气体燃料就是炮弹,它若想前进,就必须,把炮弹快速地向后射出去。因为太空飞船和气体燃料之间的质量相差悬殊,所以气体燃料需要在发动机里经过爆燃再射出去以达到相应的速度。太空中得天独厚的条件就是失重,可以近似的认为它受外力作用为零,一旦飞船获得速度,它就会持续前行,如果想要停止,它就不得不向前喷气来抵消速度。


蛋圈一科


太空中不借用反作用力改变运动状态。

太空中,确实没有空气介质,但我们的火箭在进入太空,确实可以通过喷火进一步加速。

卫星或者探测器在进行对接时,也能通过喷气调整轨道高度,速度,姿态等等。

而他们进行的操作,都在改变它们的运动状态,都在接近真空的环境实现,这没有反作用物体的,如何实现?

在力学里,有一个叫做动量守恒的定律。

一个系统不受外力或所受外力之和为零,这个系统的总动量保持不变,这个结论叫做动量守恒定律。

动量守恒定律在最初是由牛顿定律的推论, 但后来发现它的适用范围远远广于牛顿定律,是比牛顿定律更基础的物理规律。


对于部分高三学生,关于动量守恒定律的内容会在一部分选修物理教材里学过,在解题时确实比普通的牛顿定律又快又方便。

动量守恒定律和太空中的飞船

说了这么多,这定律和太空中的飞船有什么联系?

对于太空中飞船而言,如果把整个飞船看成一个系统,它显然并没有受到其他力的作用了。

在这么一个系统里,整个飞船的总动量是不变的。

但单独地把喷出的燃气和船体分开,它们各自的动量却不是守恒的,为了保持总动量的守恒,两部分的动量变化肯定是此消彼长的。

注意,在力学里,速度是一个矢量,不仅有大小,还有方向,而质量是标量,它们的乘积就是动量,所以动量也是矢量。

放到飞船上,如果选定飞船运动的方向为正方向,则飞船船体的动量就是一个大于0的数值;而燃气因为运动方向和船体相反,则燃气的动量就是一个小于0的数值,一正一负想加,它们的总和始终保持不变。


在飞船飞行的过程中,燃气喷出时,因为它的动量为负值,则总动量是减小了,为了保持总动量的不变性,作为正值的船体动量只能增加,反映出来就是速度增大,或者方向改变。

这就是太空中飞船能飞的秘密,而作用力和反作用力是牛顿第三定律的内容,它的使用和动量守恒定律不同之处在于——作用的物体必须是两个物体。而动量守恒定律是一个物体,对于飞船受力分析,牛顿是第三定律不能适用。

而飞机也是依托空气的反作用力(压强差)飞行的,这使得它并不能在太空中飞行。


科学新视野



太空中是没有空气介质的,所以当然不能用飞机上的滑旋浆了。题主所说的反作用力与作用力是牛顿力学的第三定律。即物体的相互作用的两个物体之间的作用力用反作用力总是大小相等的,方向相反的,并且作用在同一条直线上。

当然了,要说在宇宙太空中不用反作用力怎么飞行,那就只有靠引力弹弓效应了。那就是发射一颗飞行器,让这颗飞行器围绕一个星球转一圈,这颗星球的引力会使这颗飞行器增加自身的速度,等速度加完以后再改变轨道飞出去。因为在真空中是没有多少阻力的,所以说飞行器会以自身的初始速度飞很长时间。就像旅行者一号,所运用到的技术就是引力弹弓效应,旅行者一号自身并不具备燃料,旅行者一号可以飞那么远,靠的全是引力弹弓效应 。



想像一下,如果我们可以在太阳系周围发现一个大质量的黑洞,那么我们就可以利用这个黑洞使我们的飞船到达接近光速。这是很不错的想法。我记得看过一期关于光速飞船的视频,上面讲的就是利用大型黑洞的引力来使飞船到达接近光速。

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时间史


我是辛哥,从教十五年,愿意与大家分享,并自我提高。

这个内容,上过高中学理科的都知道,在太空中没有空气介质,飞船的飞行是不需要动力的。

他的飞行是靠万有引力提供向心力来完成圆周运动的,而万有引力是沿圆周的半径方向的,也就是与速度方向垂直的,在速度方向上没有力,不会改变速度的大小,所以飞船能够保持一个固定大小的速度,在固定轨道上做圆周运动。





飞船要想到高一点的轨道上怎么办?这时只要向后喷出燃料,根据动量守恒,飞船的飞行速度就会变大,这时在这个轨道上受的万有引力就不足以提供向心力了,飞船做离心运动,就到了高轨道上。

飞船要回来就向前喷出燃料,速度减小,做近心运动,就到了低轨道,经过几次变轨,就到了地球了。

这只是基于高中物理,在理论上的简单分析,还是比较容易理解的。

我是辛哥,说的不对欢迎拍砖!


辛哥物理


在太空中没有空气介质,但是仍然存在反作用力,因此飞船当然可以飞!

很多人看到如上图所示的火箭起飞的图,就以为必须有空气,火箭才能利用其反推力飞向太空。实际上宇宙飞船在太空通过丢弃火箭,仍然可以获得反作用力。如下图所示,这个人用船桨推另一半船的时候,就会产生两个船都向相反方向运动的效果。可见即使没有空气阻力,反作用力依然存在。所以,宇宙飞船在太空依然可以靠丢弃火箭的方式获得反作用力,从而实现其飞行!


当然除了这一点,飞船之所以能够通过丢弃火箭的方式来飞行。实际上还有一个原因就是动量守恒定律。如下图所示,在太空里,当火箭和宇宙飞船在一起的时候,其动量可以认为是MV1,而当火箭被丢弃后,火箭有动量mV2;而宇宙飞船其动量变为M‘V1’。则有:

MV1=M‘V1’—mV2,即

MV1+mV2=M'V1‘,即

V’1=(MV1+mV2)/M'

而因为M>M',则(MV1+mV2‘)>M’

所以V‘1>V1

即宇宙飞船丢掉火箭以后,其速度加快了!



地震博士


看了一些答案,真是五花八门。但有些答案未必切中主题,其实这个问题提的很有深度!如果非要从“通过”介质的作用与反作用关系才能得到推力这一角度来回答,是否可以这样理解:太空中没有空气,现在的科学观点多数认为,太空是真空或接近真空。那么飞行器的前、后端就都不存在空气阻力,或阻力可忽略不计。常规情况下,飞行器就是靠惯性维持一定速度的直线飞行。当飞行器需要变轨或加速前行时,点燃其发动机向后喷射出燃烧的气体介质,也就是人们能看到的那串火焰🔥,在气体火焰完全弥散之前,从火焰中心到火焰外围环周、从喷射器出口到火焰的尾端之间,都会体现有一个气体密度差梯度或压强差梯度分布。所以,这股尚未弥散的火焰气团,也就充当了临时气垫介质的作用。从而在喷射器出口(飞行器)一侧也就是火焰气体密度较大部位,得到了后部气垫介质给予的反作用推力。与有空气环境条件时相比,可以预见:①喷射火焰🔥恰在刚出出口断面时刻,也就是出口火焰之最先断面,得不到反推力;②反推作用力的大小,依出口后火焰变长或出口处累积的气体密度增大而依次增大。到一定火焰长度时方能维持推力不变;③飞行器喷射同样质量的火焰气体,在太空中得到的反推作用力要比空气中来的小,推进效率要低。但因其前、后端没有空气阻力或阻力很小,飞行器依然能够成功变轨或加速。前后两次点火的间隔期间所喷射遗留的气体,在一般正常飞行状态也互不影响。若以纯数学的动量守恒定理来解答这个问题,那也只能算是一种有效的数学解析。但不属于物理力学核心的作用与反作用关系分析。动量守恒定理本身,在此很容易被认为是“刻舟求剑”的形象代言人,神奇的超距作用也将由此产生!试想:如果定义火箭🚀离开地面时刻作为一个大系统,那么通过操控火箭🚀发射器遗留在地表附近的气团,能够改变火箭🚀后期任一时刻的运动状态,那么天上正常轨道运行的卫星,就很容易被地面的台风刮乱套了。这将是一件多么可怕和不可理解😊的事情!当然火箭自身也不会随时随地为自己定义一个“动量守恒”系统。还必须遵循“定义一个”、“丢弃一个”,“再定义一个”、“再丢弃一个”的巡回规律。这是火箭做不到的,那只是人的主观数学行为使然。火箭是机器而不具思维的功能,它只体现有推力我就加速前行,没推力我就任我行(惯性)。这看似动量守恒定理的软肋,其实就是纯数学与物理学的最大区别。

最后提醒:初高中没有毕业的后生,要按着教案和物理老师的要求去理解、去做题。走出校门的人们,无论从事哪个技术工艺行业,都可以按照本题答案来理解。爱因斯坦说过(大意是):教育就是当一个人把在学校所学的全部忘光之后剩下的东西。


刘继123广


在太空中没有空气介质,飞船没有反作用力怎么飞呢?

这中间包含了两层信息:一是太空中没有空气,飞船的火箭火焰喷出去似乎碰不到物质,为什么还能飞?二是太空中没有空气介质,飞船在没有动力时为什么还会继续飞行?这是题主的问题中分解出来的两层意思,我们一个个解答:

这是《从地球出发》的短片剧照,地球轨道上的飞行器尾部的离子电推喷出耀眼的光芒,推动这飞行器极速前进,由于太空中并无空气,因此我们不能用螺旋桨这种依靠空气风扇的动力结构,必须使用向后快速抛射物质,飞行器获得前进的动力装置,现在太空中比较流行的动力装置几乎就是火箭....这就是牛顿第三定律,作用与反作用定律!我们迄今为止的动力大都是这种类型,螺旋桨结构是快速扇动空气,火箭是向后排气,太阳帆是光压.......

另一种则是飞船在宇宙空间中的惯性运动,由于宇宙空间没有阻力,飞船也已经由火箭加速到与各方引力平衡的状态,那么当火箭关闭后它将沿着当前的直线一直前进,直到其闯入某一个天体的捕获范围!这就是牛顿第一运动定律,又称惯性定律。常见的完整表述:任何物体都要保持匀速直线运动或静止状态,直到外力迫使它改变运动状态为止。

这是与黄道面有极大倾角的一个小行星在太阳系内的轨道,原本的近似直线运动在受到太阳引力后拐了一个大弯,这就是受到了外力作用后小行星的运动方向改变了!

因此,题主的问题就可以圆满解决了,无论有无空气,只要向后丢弃物质就存在反作用力!会改变飞船的运动状态!在不丢弃物质即火箭发动机停机后飞船将一直保持这个运动状态直到其被一个大型天体俘获为止!


星辰大海路上的种花家


我想这个问题不难解释,宇宙飞船之所以能在太空当中飞行,其原理就是依靠燃料喷射产生的反作用力,这个反作用力推动着宇宙飞船前进,和有没有空气介质,是没有关系的。

其实这里有一个误会,就是很多人认为,飞机和火箭的运动原理是相同的,但实际上它们并不同,虽然说它们都采用了喷气式的发动机,但飞机的喷气和火箭的喷气,是不一样的,它们有很大的区别。

先说说飞机,准确的说飞机的发动机,应该叫空气喷气发动机,这种发动机必须要吸取空气助燃,然后依靠空气产生的上升力才行,所以空气是飞机飞行的必要因素,没有飞机就要坠落。

然后火箭的发动机,也叫喷气式发动机,这种发动机不以空气作为推动流体,说白了就是没有空气也能飞,原因很简单,飞机里面装的是人,而火箭里面装的是燃料,这些燃料主要分两种,一种是燃烧剂,一种是氧化剂。

其中燃烧剂一般是液氢,而氧化剂则是液氧,所以太空中即使没有空气和氧气,火箭携带的燃料也是可以燃烧的,既然燃料可以燃烧,火箭的发动机就可以工作,火箭就会喷射出高温高速的气流。

这里套用一个物理学知识,一个静止的物体,在内力的作用下会分裂成成两个部分,一个部分往前,或者往后的时候,另一个部分必然会往反方向运动,那么这个运动过程,是遵循动量守恒定律的。

具体我举个例子好了,一个人站在冰面上,这个冰面上有一块巨大的石头,当这个人推开石头的时候,这个人也会朝反方向后退几米,这就是石头给予这个人的反作用力。

所以当火箭往后喷射出高速气流的时候,这些气流会反过来,给予火箭一个反方向的力,这个力就可以推动火箭往前飞,所以有没有空气的存在,根本就无关紧要。

最后说到这里,我想应该都很清楚了,宇宙飞船之所以能去太空,燃烧喷射产生的反作用才是关键......


科学薛定谔的猫


答:题主的理解有错误,飞船的加速减速都是通过反作用力,有空气介质反而更不利于飞船的航行。


航天器的升空需要多级火箭的助力,因为地球引力的存在需要加速超过第一宇宙速度才可以脱离地球的束缚。航天器进入绕行轨道后,几乎不消耗任何能量,在引力作用下绕地飞行。只有当进行变轨的时候需要加速或者减速消耗能量。回归题目,因为太空中没有空气接近真空,才更加有利于航天器的变轨,消耗很少的能量就可以推动航天器加速或者减速。应用的也正是牛顿第三定律:作用力与反作用力。
物体运动状态的改变一定是受到了外力的作用。这是毋庸置疑的,在这里举一个简单的例子,一个密闭的小箱子,里边充满膨胀的气体。换句话说是箱子里边各个面都在受力作用,且整体表现合力为零状态。假如把箱子一面打开,那么这一面将不再受力,不能与相对的另一面力上达到平衡。这样箱子就会被推着向前运动。在这里也并不考虑,箱子外边是否会有空气。相同的道理,飞船的动力来源也是如此。


简单的道理,没有多神秘,有的人可能就是没转过来弯,飞船喷射出的气体在其发动机腔内就完成了推动飞船的效果,不用在乎是否有空气介质的存在。


以上是我的简单回答,欢迎关注点评,留下你的看法。


科学黑洞


宇宙飞船是利用反作用力飞行的,飞船携带的燃烧剂和氧化剂可以让发动机在没有氧气的太空中喷射出推进气流


目前人类真正能称得上“飞船”的只有上个世纪的土星五号,它用了近一周时间把三名宇航员和登月设备送到了月球轨道,并且在任务完成就成功将宇航员和月岩标本送回了地球,除了土星五号外其他航天器都是靠引力弹弓或者自身的初速飞行的,基本上都不具备加速与变轨能力。

但不论是探测器还是宇宙飞船,在进入到太空之后都能得到很高的速度,因为太空是没有阻力的,探测器和宇宙飞船不需要加速就能长时间保持告诉飞行状态,旅行者一号本身就没有任何动力,全靠进入太空时的初速与历次引力弹弓的加持获得了17km/s的飞行速度,迄今已经飞了42年了。



作用力与反作用力在没有空气的情况下也能存在,在《火星救援》的最后,男主角割开了自己的宇航服,利用漏出来的气体产生的反作用力在太空中运动,最终成功获救。

在没有阻力的宇宙空间中,物体会保持匀速直线运动状态或者保持静止,真正的宇宙飞船发动机是不需要一直开启的,只有在进行机动或者加速时才会工作,宇宙飞船大部分时间都是靠惯性飞行的。


在没有空气的宇宙空间中,飞船发动机产生的高温高速气体反过来会推动飞船本身,这就是作用力与反作用力


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