欢迎您光临机械网,如有问题请及时联系我们。

在太空中没有空气介质,飞船没有反作用力怎么飞呢?

作者:机械网
文章来源:本站

  这个问题有可以分成两个:一是,没有空气,飞船怎么不掉下来?二是,飞船怎么控制自己的“飞行”。对于第一个问题。我们都知道,飞机能飞是因为,机翼在空气中运动时,由于流体力学的一些效应产生了升力。那么在没有空气的太空里,飞船如何克服自身重力不“掉下来”?简单的说,是因为离心力。我们坐汽车是应该都感受过离心力。速度越高,转弯时感受到的离心力就越大。我们都知道,大部分的天体的运行轨道是个圆或着椭圆。通俗地说,月球也好,飞船也好,他们在不断地转弯,这一过程中产生的离心力让它们能维持在轨道上,不至于“掉下来”。

  当然,对于飞船还有一种情况,就是它发动机的推力能对抗来自地球的引力。那么发动机的推力是怎么来的,月球和飞船为什么不会慢下来?下文中会有答案。对于第二个问题,简单地说,因为牛顿三大定律+动量守恒。

  牛顿三大定律可以简单地概括成:

  1. 物体要么静止不动,要么处于匀速直线. 力是改变物体运动状态的原因。

  3. 物体运动状态改变时,加速度与受到的力成正比。受力一定时,加速度与自身质量成反比。

  所谓动量是物体的速度乘以物体质量。(注意,速度是有方向的。即向东160km/h不等于向北160km/h)对于若干个物体构成的系统,系统的总动量是保持一定的,即动量守恒。根据这个原理,如果你在太空中向前丢出了一个石头,你也会开始向后运动。

  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!

  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

  以下答案都看了,还是外甥打灯笼照舅版一一文不对题。

  其实问题也有点诡异,我认真看了下,其实提问者想问飞船在没有空气介质下的太空里,推动飞船的反作用力从何而来:长篇大论我就免了,既避免了类各种装逼的尴尬,也可以避免绕懵各位导致一片诚意付东流。简单直接点好:飞船前进的动力,也就是那啥反作用力 其实不是单一靠推空气介质得到单一的反作用力,其反作用力还有其二,就是燃料燃烧喷出需要一个力,这个时候相对飞船来说 也可以理解成是飞船给燃气一个排出燃料仓的力。那么,燃料燃烧喷出的力反过来就是飞船前进的推力。再简单点说,飞船运行的动力轨迹包涵有二种相对燃料燃烧喷出力所需的反作用力(①是空气相对燃料反作用力,②就是飞船相对燃料反作用力),地球大气层里,以上二种力共同作用于飞船,出了大气层,没有了空气介质,相对于飞船、第①种力就失去了意义,此时飞船的动态依赖主要由第②种力在控制。(事实上还有一种力,惯性力。)

  如果只答题主的问题,答案就是: 太空没有了空气介质,飞船获得动态的力 来源于 相对燃料燃烧逃离飞船作用的力获得反作用力(或者还要加注:和惯性力)。就这么简单。

  在太空中,飞船的飞行一般是靠惯性和反作用力来进行飞行的。飞船在地球上发射升空时是需要许多燃料的,到达太空后,根据飞船的的目的,会加速到一定的速度,然后靠惯性飞行。因为太空中没有空气阻力,近乎绝对真空,飞船的惯性速度一直会继续下去,就象旅行者号,已经飞过140个天文单位(210亿千米)了,还在以每秒17千米的速度向太阳系外飞去。

  飞船进入太空后靠惯性飞行,里面的物体就会呈失重状态。因为太空中没有引力,也就没有重力。这时飞船上还会根据目的地需要保留一定的能源,以备加速和调整姿态变轨需要。在地球条件下有三个宇宙速度,第一宇宙速度是每秒7.9千米,这个速度叫环绕速度,达到这个速度,就可以飞到绕地轨道不停地围绕地球飞行,既飞不出地球引力,也不会掉下来;第二宇宙速度为每秒11.2千米,这叫地球逃逸速度,达到这个速度,飞船可以逃离地球引力,飞向星际空间;第三宇宙速度为每秒16.7公里,这叫太阳逃逸速度,达到这个速度就可以摆脱太阳的引力,飞出太阳系,飞往广漠的宇宙空间。目前美国发射的旅行者号就达到了这个速度,所以可以飞出太阳系。

  宇宙飞船在飞行过程中,还可以利用其它星球的引力弹弓效应来给自己提速,当宇宙飞船飞近某个较大质量的天体时,利用该天体的重力场给飞船加速,将它甩向下一个目标,这样既节省了原料时间和成本,又获得了速度。引力弹弓效应既可以助推提高速度,也可以产生刹车减速效应。这些年发射的行星际探测器几乎都用过这个办法,旅行者号就利用土星木星的引力弹弓效应,提升了速度,才能达到第三宇宙速度。

  宇宙航行还有其他一些方式,比如曲速发动机,就是采取扭曲时空的办法来驱动飞船,可以达到超光速行进。但这种方法目前还是理论阶段,尚在研究过程中。

  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......

  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。

  答:太空飞船,采用的是喷气式发动机,利用燃料和飞船整体的动量守恒来实现加速,该过程并不需要外部介质(比如空气)。

  我们平常见到的民航客机和直升机,是利用高速旋转的螺旋桨,来加速空气获得动力。

  其中的主要原理是:空气和飞机整体动量守恒,空气被加速后,反作用力必定反向作用于飞机,飞机从而获得动力。

  但是对于太空中的飞船,周围并没有空气等介质,故以上飞行原理行不通。

  这时候,宇宙飞船必须携带足够的燃料,利用喷气式发动机把燃料高速喷出,然后燃料和飞船整体动量守恒,燃料对飞船产生反作用力,从而推动飞船加速。

  以上两种飞行原理都是利用动量守恒,但是又存在差异:

  (1)利用空气动力学原理,加速空气的飞行方式经济有效,可以利用很少的燃料获得推力;

  (2)喷气式推进方式, 可以在没有空气的太空中使用,还可以获得较高的飞行速度,但是燃料的消耗量是非常巨大的,往往飞船最初携带的燃料占了整体重量的70%以上。

  好啦!我的答案就到这里,喜欢我们答案的读者朋友,记得点击关注我们——艾伯史密斯!

  飞船又不是靠螺旋桨上天的,它在太空中航行和有没有空气介质没有关系。只要飞船能不断的尾部喷火,就能表现出反冲运动,遵循动量守恒。

  其实这个题目体现出的疑问,小编以前也犯过,中学时学作用力和反作用力那一章,记得很清楚,书上举的例子是一个人在湖面划船,浆推水,反过来水又推浆,于是小船前行了。然后我就联想到火箭飞行,认为火箭尾部的火焰推空气,然后空气就把火箭托上天了。(我记得很清楚,当时老师没介绍火箭是反冲运动,教材上也没提,也是学的囫囵吞枣的)

  动量就是质量和速度的乘积(矢量),一个系统,它的动量时时刻刻是守恒的。于是当飞船向后喷出流体火焰(有质量)时,飞船主体就需要向前加速以保证动量守恒。

  期待您点评和关注哦!

  这种问题其实是对作用力与反作用力的误解,认为必须有空气等介质才会起作用。出现这样的误解也不奇怪,因为我们日常生活中充满了空气这种介质,而很多力量的产生作用需要空气的介入!

  但是其实初中物理就已经告诉了我们,作用力和反作用力可以看做是一对“夫妻”般默契,有作用力发生肯定会有反作用力出现,虽然本质上只是一种力,但从效果来看就体现出了两种力!

  最简单的例子,你垂直站在地面上用手速推墙,也会感觉到墙在推你,这个过程不需要任何其他的介质参与。飞船的道理是一样的。

  还有我们可能玩过这样的游戏,把一个气球吹起,然后把口松开,气球会在空气往外跑的过程中产生反作用力飞起来,这里虽然利用了空气,但飞船的燃料向后喷射的作用就相当于气球里的空气作用!

  所以,只能说我们日常生活所见所闻造成了某些认知方面的定式思维和局限性,生活中也有很多这样的局限性!

  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。

来源:文章来源于网络,如有侵权请联系我们及时删除。本文由东一机械网转载编辑,欢迎分享本文!