打字猴:1.70094813e+09
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1700948131 我们想要求得累积的总速度。那好,让我们看看,在第一次抛弃一个单位的质量后获得了多少速率?这很容易,它是
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1700948136 但这不完全对,因为在你们吐出一个单位质量的时候,反作用的质量不是10;当你们把一个单位质量全部喷出后,它只剩9。你们看,Δm 被射出去后,火箭的质量只有m -Δm ,所以最好把上式写成
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1700948142 但这还是不完全正确。如果火箭真的是一团一团地抛出物质,上式就是对的,但它不是——它是连续地抛出物质。在一开始,火箭的质量是10,在放出一个单位质量的末尾,它的质量仅为9——所以平均起来,它大致上是9.5。在第一个单位质量抛出的时间内,我们说质量m =9.5是反抗Δm =1的有效平均惯性质量,所以火箭得到一个等于 的反冲Δv :
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1700948148 把这些有一半的数值放进去是有好处的,因为你们只需较少步骤就得到高的精度。当然它仍然不是精确的。如果我们想做得更仔细一些,可以用一团较小的物质,像 ,并作更多的分解。但是我们这里做得粗糙一些,用Δm =1,再继续做下去。
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1700948150 现在火箭的质量只有9,从火箭后部抛出另一个单位质量,我们求得下一个Δv 为…1/9吗?不!…1/8?不!它应该是Δv =1/8.5,因为质量从9到8一直是连续变化的,所以它平均大约是8.5。对于下一个单位质量,我们得Δv =1/7.5。从而我们发现答案是1/9.5、1/8.5、1/7.5、1/6.5。嗒、嗒、嗒…——直到末尾。最后一步,从2个单位质量降到1个单位,平均质量为1.5,最后剩下一个单位质量。
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1700948152 最后,我们计算所有这些比率,(只要一会儿,这些数值都是简单的数,不难把它们计算出来。)只要把它们都加起来就得到答案2.268。它表示火箭获得的最后速度比燃料的排出速度u 快2.268倍。那就是这个问题的答案——仅此而已!
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1700948157 现在你们或许会讲,“我不喜欢这里的精度——这结果有点草率。下面的讲法就非常好,‘在第一步中,质量从10变到9,所以它大约是9.5。’但在最后一步,它从2变到1,而你把整个过程取平均值1.5。把最后一步分得更细,每一次抛出半个质量单位,因此得到稍微好一点的精度。这样做不是更好吗”?(这是计算方法上的技术问题。)
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1700948161 让我们看看,第一次半个单位的质量抛出去的时候,火箭质量从2降到1.5,平均为1.75,所以我们对公式 取 乘以半个单位。然后我对第二个半个单位用同样的方法,质量从1.5降到1,平均值为1.25:
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1700948166 所以你们能够在最后一步做一些改进——你们也可以用同样的方法改进其余全部系数,如果你们不怕麻烦——Δv 用0.686代替0.667,这意味着我们前面的答案稍为低了点。你们算出好一些的结果,v ≈2.287u 。最后所得的数字实际上也不可靠,但我们的估算是很接近了,精确的答案是离2.3不远。
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1700948169 现在我必须告诉你们,由于积分 是一个如此简单的函数,它在许多问题中出现,所以人们已经把它制成了一个表,并给它取了个名字:称为自然对数,ln(x )。如果你们恰巧在一个自然对数表中看到ln(10),你们会发现它实际上是2.302585:
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1700948175 你可以用我们使用的相同技巧获得许多精确的数字,这种技巧提供你们用更精细得多的间隔像 等来代替1——而这正是已经做过的事情。
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1700948177 不管怎样,我们很快就做得非常好了,无须知道什么,也不需要查表。所以我反复强调,在紧急情况下,你们总能够用算术的方法做计算。
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1700948179 3-5 化学火箭
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