處理有關流體(如水、空氣、高壓燃氣等)撞擊物體表面產生沖力(或壓強)的問題,可以說非動量定理莫屬.解決這類問題的關鍵是選好研究對象。
應用動量定理求解流體沖擊力,關鍵是“柱體微元”模型,具體思路是:
1、在極短時間Δt內,取一小柱體作為研究對象。
2、求小柱體的體積ΔV=vSΔt
3、求小柱體質量Δm=ρΔV=ρvSΔt
4、求小柱體的動量變化Δp=vΔm=ρv2SΔt
5、應用動量定理FΔt=Δp
例題:
1、消防水龍頭出口截面積為10cm2,當這水龍頭以30m/s的速度噴出一股水柱,水柱沖到墻上的一個凹槽后,以相同的速率反射回來,水的密度為ρ=1000kg/m3,問水柱對墻的沖力有多大?
2、某游樂園入口旁有一噴泉,噴出的水柱將一質量為M的卡通玩具穩定地懸停在空中.為計算方便起見,假設水柱從橫截面積為S的噴口持續以速度v0豎直向上噴出;玩具底部為平板(面積略大于S);水柱沖擊到玩具底板后,在豎直方向水的速度變為零,在水平方向朝四周均勻散開.忽略空氣阻力.已知水的密度為ρ,重力加速度大小為g.求:
(1)噴泉單位時間內噴出的水的質量;
(2)玩具在空中懸停時,其底面相對于噴口的高度.
3、某種氣體分子束由質量m=5.4X10?-26kg速度V=460m/s的分子組成,各分子都向同一方向運動,垂直地打在某平面上后又以原速率反向彈回,如分子束中每立方米的體積內有n0=1.5X10?20個分子,求被分子束撞擊的平面所受到的壓強。