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经L/2路程,到达小孔时相对桌面的向上速度大小为
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2.5.3 变质量物体的平动
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质点系通常指组元不变的物质系统,组元变化的物质系统原则上可归属于组元不变的物质系统.例如某个待考察的主体系统在t时刻记为Q(t),另外一个小系统记为q+(t),在t到t′期间经历的力学过程中两者复合变化,最终使主体系统成为Q(t′),同时分离出新的小系统q-(t′).着眼于Q,是组元变化的系统,将范围扩大为Q与q的组合,便是在t到t′期间内组元不变的系统,系统Q的力学内容自然包含在Q与q组合系统的力学内容之中.将t到t′的时间间隔取为无穷小量dt,若q+,q-所含质量也都是无穷小量,就可以在时间上连续讨论主体Q的力学内容.如果在每一个dt时间内Q各部分的运动学量一致,便可处理成质量变化的质点,Q的运动也就成为变质量物体的平动.经常遇到的两种简单情况,或是只有q+没有q-,或是没有q+只有q-,前者可谓增质型(例如下落的雨滴),后者可谓减质型(例如喷气过程中的火箭).
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● 增质型
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如图2-40所示,t时刻主体质量m,速度v,受力F,将被吸附的质量为dm,速度为v′,受力dF,经dt时间主体质量增为m+dm,速度增为v+dv.据质点系动量定理有
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图 2-40
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略去高阶小量,得
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如果过程中始终有v′=0,则简化成
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形式上虽然与牛顿第二定律一致,但有本质区别,第二定律中的m是不变量.
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雨滴在降落过程中吸附的水汽速度v′几乎为零,有减速作用,但仍有重力在对雨滴起加速作用.
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● 减质型
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参考图2-41,t时刻质量m速度v的主体受力F,经dt时间,质量减为m+dm(dm<0),速度变为v+dv,与主体分离部分的质量为-dm>0,速度为v′.由动量定理得
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图 2-41
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