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标题: 回收时的受力与加速度 [打印本页]
作者: lantianyipian    时间: 2016-4-17 17:56
标题: 回收时的受力与加速度


模型火箭的受力在火箭飞行时会產生戏剧性的变化。这裡介绍在飞行的回收阶段时，火箭上的受力与加速度。火箭的受力，以及受力所產生的加速度，是向量，具有方向及大小。当描述作用力的时候，必须同时考虑力的大小与方向。
动力飞行阶段结束时，火箭的燃料烧尽，引擎停止运转，推力降為零推力。而火箭靠著惯性力上升，直到速度成為零，此时火箭达到其最大高度。因為火箭仍然受到重力的作用，火箭开始掉回地面。為了要减缓下降的速度，利用火药燃烧產生的气体来弹出降落伞。当火箭降落时，火箭上只有两个作用力，火箭的重力，以及降落伞的空气作用力。
考虑火箭上的受力，重力w的大小不会改变，维持一个常数，而方向总是朝向地心。空气阻力D与飞行的方向相反。阻力的大小与几个因素有关，包括整个系统的外形，大小，以及降落速度的平方。当火箭降落时，阻力与重力会互相抵抗。
我们可以将力分為水平方向与垂直方向的分量。如果我们忽略火箭下降时风產生的影响，力的水平分量Fh是零。
Fh = 0
垂直方向的分力Fv等於阻力减去重力。
Fv = D - W
当降落伞刚打开时，火箭正在以一个固定高速下降。阻力与速度的平方成正比，因此降落伞刚打开时的阻力相对的很大。阻力很快的就会跟重力一样大，并抵销重力的作用。当重力与阻力抵销后，垂直方向的分力Fv等於零。由牛顿第二运动定律得知，受到的外部作用力合力為零时，火箭的加速度也就等於零。
ah = 0
av = 0
在此ah是水平方向的加速度，而av是垂直方向的加速度。
在不受外力与加速度的作用下，火箭遵守牛顿第一运动定律，以一个固定的终端速度落下。我们可以列出阻力与重力的公式来解出速度，而得出终端速度的大小。
参考资料：NASA Glenn Research Center, Learning Technology Project.



作者: 丹顶鹤    时间: 2016-4-17 20:29

作者: WaffieXP    时间: 2016-4-22 06:51





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