火箭怎么升空?
一个物体要维持匀速直线运动需要所受的合外力为零。那么火箭在空中运动,我们把大气层和轨道等分为真空,只看重力和发动机的推力。
如果我们要让质量为m的物体以加速度a向上运动,那么根据牛顿第二定律,合外力为m*a。而根据牛顿第三定律,受到的合外力=作用在物体上的力-物体受到地球的引力。引力为mg,所以作用在物体上的力F为m*(a+g)。这个力是发动机的输出的。我们设火箭的质量为M,单位时间内燃烧掉质量为m的燃烧,产生速度为v的气体,根据动量定理,产生的推力为mv.而mv=M*a,所以dv/v=-da/a,所以v=Vln(M/m),这个公式是著名的理想火箭方程式。所以要产生足够的速度就需要燃烧掉绝大多数的燃料。(质量比达到1:14以上。)所以需要巨大的推力,而地球上的大气压不足以提供这个压强,所以需要冲破大气层。