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 给老邢传授点高中物理知识 |
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芦笛
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加入时间: 2004/02/14
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作者：芦笛 在 驴鸣镇 发贴, 来自 http://www.hjclub.org
1、电磁波不是声波，不需要介质就能在真空中传播，如果短波没有空气时就失效，则人类绝对收不到宇宙飞船发回的信息，太空旅行也就根本没有可能了。而且阳光也不可能照到地球上来了，因为光也是电磁波。
2、登月舱着陆时需要的推力当然远小于起飞的推力。任何一个高中生都能告诉你，此乃最烂最臭最简单的牛顿力学问题：当推力等于重力时，飞船悬浮在空中，大于重力时，飞船上升，小于重力时，飞船下降。
任何一个高中生都不会用火箭在地球上起飞去类比在月面上的起飞，因为他知道以下区别：
A、高一物理教导咱们，使得地球卫星克服地心引力作圆周运动的线速度为7.9公里/秒，它是根据下式算出来的：
V=√gR
这里的√ 是根号，g是地球重力加速度，R是地球半径。同理，可以算出使月球轨道器克服月球引力作圆周运动的线速度：
V’=√g’R’
g’是月球上的重力加速度，为地球重力加速度的0.165倍，而R’是月球半径，为地球半径的0.2725倍。因此，V’=0.2120V=1.675公里/秒，约为音速五倍，只是协和式飞机速度的两倍，这在没有大气阻力的月球上空，很容易用火箭发动机达到。而且，因为月球上没有空气，只要达到这个线速度，卫星即可凭惯性保持不坠，这与发射地球卫星不同——地球卫星必须发射到大气层外，因此有最低高度，否则卫星就会因空气摩擦逐渐减速而坠毁，而月亮上没有空气阻力，绕月轨道再低也没问题，只要速度够即可。
以上运算还忽略了月球的自转速度，查了一下百度上的月球自转速度，竟然高达4公里/秒，很明显是错误的——如果真是这样，则月球引力不足以作为圆周运动的向心力，宇航员也不可能登月了，因为所有的物体都会被惯性离心力甩出引力场去——逸出速度才是2.38公里/秒，自转速度竟然是4公里/秒！所以，这数据肯定错了，但我又无法查到可靠数据。我这儿只想说，上面算出的1.675公里/秒，是按经线发射的情况计算的，此时登月舱的飞行方向与月球自转方向垂直，月球自转造成的水平分速度不起作用。如果沿着自转方向发射，则所需速度为1.675公里/秒减去月球自转速度，那就更小了。
B、登月舱的质量仅为原来飞船质量的1/N，根据牛顿第二定律，要达到同样的加速度，只需要1/N的推力。请注意，这是在扣除引力后的净推力。
需要的总推力=重力+制造加速度的推力
重力仅为地心引力1/6，制造加速度的推力仅为原飞船的1/N，而需要达到的速度又只是音速的5倍，任何一个高中生都该知道它根本无法与原飞船起飞时的推力相比，也知道它比鹞式飞机制造加速度的推力小多了，因为登月舱要克服的重力仅为鹞式飞机要克服的1/6，制造同等加速度的推力也要小得多，因为它的质量没有后者大，而且毫无空气阻力。
3、动量守恒定律与反冲现象
这也是高一物理内容。
动量守恒定律：m1v1+m2v2=m1v1’+m2v2’
当用于火箭时则为：0=mv+(M-m)v’
在此，m为喷气丧失的质量，M为原来的总质量，M-m为飞船失去喷射物以及多级推进火箭后剩下的质量。由式可知，喷气丧失的质量越大，喷气速度越快，飞船剩下来的质量越小，则获得的反向速度也就越高。
这就是火箭发动机相当于喷气涡轮发动机的优势：涡轮发动机的喷气是从前面吸进来的，只是被涡轮加速，丧失的质量主要是燃油汽化燃烧形成的废气，因此产生的推力一是来自将吸进来的空气加了速，二是燃油燃烧后喷出丧失的质量，质量净损失并不多，因此推力有限，而火箭发动机则自己携带氧化剂，喷出去的气体乃是质量净损失。因此，要达到同样的推力，即使假定燃料的燃烧值相同，火箭发动机起飞所需的燃料也要比涡轮发动机的少得多，氧化剂虽然是个负荷，但它也是推力的来源，因为它构成了火箭的质量损失。你只看见氧化剂会增加负荷，却看不到它是额外的动量来源，更何况火箭燃料的燃烧值绝非航空燃油可比，喷射速度要比涡轮发动机的高到不可胜计。此外，涡轮发动机的旋转速度有限，到一定程度，合金叶片就无法承受疲劳，而火箭发动机根本就没这问题。
打个浅近比方：你若坐在一艘装满石头的静止但未抛锚的船上，拿起石头来不断地往后扔，船就会向前进，这就是火箭发动机的推进原理，扔出去的石头质量越大，速度越快，推力也就越大。你看见火箭燃料必须自带氧气，以为那是无用的负荷，却没看到它们其实也是扔出去的石头，构成了反冲力的来源，并不是白带的。
涡轮发动机的原理是什么涅？它不是扔船上的石头，而是有人向你不断扔石头，你身手矫捷，将扔过来的石头推了一掌，让它更快地向后飞出，因为石头不是你船上的，因此获得的动量就没有扔自己的船上的石头大。
明白了这道理，则不难看出登月舱的起飞要比鹞式飞机容易。
总而言之，迄今你对阿波罗登月的质疑，只暴露了你忘记了中学物理知识，除此之外什么别的效应都没有。老加问我，我是怎么判断你是工程师的。我知道的是，你有工程师的文凭，但没有高中物理知识，或至少是不能用高中学过的知识来解决问题，这在工科干面包中相当常见，不知道是何道理，为什么他们离开学校后便把知识还给了老师？
作者：芦笛 在 驴鸣镇 发贴, 来自 http://www.hjclub.org
上一次由芦笛于2009-6-03 周三, 上午11:46修改，总共修改了6次 |
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