由动量定理求解平均冲力类例析

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2014-06-23

由电流的定义:

,Q=ne,


又因为:F=MV,

综合以上各式得:


例5:根据量子理论,光子的能量E与动量p之间的关系式为E=pc,其中c表示光速,由于光子有动量,照到物体表面的光子被物体吸收或反射时都会对物体产生压强,这就是"光压",用I表示。

(1)一台二氧化碳气体激光器发生的激光,功率为P0,射出的光束的横截面积为S,当它垂直照射到一物体表面并被物体全部反射时,激光对物体表面的压力F=2pN,其中p表示光子的动量,N表示单位时间内激光器射出的光子数,试用P0和S表示该束。

(2)有人设想在宇宙探测中用光为动力推动探测器加速,探测器上安装有面积极大、反射率极高的薄膜,并让它正对太阳,已知太阳光照射薄膜时每平方米面积上的辐射功率为1350W,探测器和薄膜的总质量为m=100kg,薄膜面积为4×104m2,求此时探测器的加速度大小。

分析:由光压的定义可知:

,而F=2pN,故只需求出F与功率P0的关系,即可求得光压I。


解:(1)在单位时间内,功率为P0的激光器的总能量为:P0=NE=Npc,所以:


由题意可知:激光对物体表面的压力F=2pN,

故激光对物体产生的光压:


(2)由上一问可知:


所以探测器受到的光的总压力为:F=IS膜,对探测器利用牛顿第二定律:F=ma,

故此时探测器的加速度为:

总结:由动量定理求解平均冲力类例析就为大家介绍到这儿了,希望小编的整理可以帮助到大家,祝大家在精品学习网学习愉快。

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