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火箭为什么能飞往宇宙?

发表时间:2021-02-23 15:47

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一. 火箭工作的物理原理

       火箭由发动机喷气获得反作用力推动升空,其工作的基本原理是牛顿的第三运动定律:相互作用的两个物体之间的作用力和反作用力总是大小相等,方向相反,作用在同一条直线上。理解这个定律并不难,射击时会有后坐力,这正是子弹给枪的反作用力;滑冰场上你推自己的同伴,发现自己也会往后退,这是同伴给自己的反作用力。而火箭之所以能飞,是因为火箭燃料燃烧所生成的炽热气体,通过火箭尾部的尾喷管向后快速喷出,这样向后喷的燃气就会对火箭产生反作用力,它推动着火箭向前飞,这就是火箭推力的来源。当这个推力大于火箭自身重力时,火箭就起飞了。

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       作用力与反作用力的定律是牛顿提出来的,率先将这个原理应用于火箭上的是被誉为“航天之父”的齐奥尔科夫斯基。1882年,齐奥尔科夫斯基自学了牛顿第三定律,这个看似简单的作用力与反作用力原理使他豁然开朗。他在日记中写道:"如果在一只充满高压气体的桶的一端开一个口,气体就会通过这个小口喷射出来,并给桶产生反作用力,使桶沿相反的方向运动。"这是对火箭飞行原理的形象描述。

      然而火箭仅仅能飞起来还是远远不够的,要想抵达目的地,不会转弯可不行。那么火箭是如何转弯的呢?飞机转弯靠的是空气舵,火箭转弯靠的是燃气舵。燃气舵位于发动机尾喷管处,从外面看不出来。它能够适当改变火箭尾焰的方向,从而改变火箭获得的反作用力方向,这样火箭就能转弯了。当然,火箭转弯还有其他的方法,比如采用矢量喷管,与燃气舵原理一样,即通过调整火箭发动机轴对称喷管的方向,从而改变火箭尾焰的方向,进而改变火箭发动机的推力方向使火箭转弯。

二. 古人对火箭的探索

        值得一提的是,中国人民自古以来就有飞天的梦想,嫦娥奔月的故事已经家喻户晓,而在现实生活中,世界上**个尝试飞天的当属明朝的万户。万户用47支火箭捆绑在座椅的背后,把自己绑在座椅的前边,试图借助火箭向前推进的力量使自己飞天。不幸的是飞向天空的过程中火箭爆炸了,万户也因此献出了生命。万户虽然牺牲了,但他是“世界上**个想利用火箭飞行的人”,后人为了纪念他,将月球上的一座环形火山命名为“万户山”。

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