航天器喷射产生推力是不是代表真空不空?

炫烨双耀


题主的描述不准确,应是气球将其中气体向后推出,即对气体有向后的推力,同时,气体对气球产生向前的推力,使气球运动。也就是说,气球运动与喷出的气体与外界气体的碰撞无关。



太空是真空环境,不应怀疑。当然,航天器飞行也无需外界的什么对其施加力的作用。真正使航天器飞行的是其中的燃气,航天器携带的燃料和氧化剂燃烧,生成高温高压的燃气,燃气会向各个方向膨胀。而航天器除后部的喷口外是全封闭的,因此,在飞行的垂直方向,燃气要对壳体施加压力,并且施加的力是平衡的,不改变航天器的运动状态。但在航天器飞行方向上,由于后部有喷口,燃气可以喷出,所以只有前部受到燃气的压力,正是这个压力推动着航天器向前飞行。与外部有没有什么没有关系,并且,外部如有什么, 比如在大气层中有空气,物体在大气层中飞行时反而要受到空气阻力,会阻碍物体飞行。
另外,在宇航员进行太空行走时,利用压缩空气驱动,与吹足气的气球放手后


,向前飞行道理是完全一致的。


甜甜向上314159


航天器喷射物质产生推力是一种反冲现象,在太空环境中,航天器产生推力并不是因为喷出的气流和什么物质产生作用,而是航天器本身和其喷出的气流产生了力的影响,因此问题本身并不能说明真空不空。

用牛顿三定律分析

如果比较熟悉牛顿三大定律,就比较好理解问题了。首先需要纠正题主一个观点,即使在太空之中,瘪气的气球依然会被“推着走”。

牛顿第一定律告诉我们,力是改变物体运动状态的原因。假设有一个飘荡在太空中的气球,我们认为它处于静止状态,或者匀速直线运动状态,如果气球一旦四处乱飞,说明其必然受到了力的影响,这个力来自哪?

牛顿第二定律告诉我们力是产生加速度的原因,气球由静止到四处乱飞状态一定经历了加速过程,要理解产生加速度的力的原因,我们需要把气球和气球中的气体分开处理。当气球打开尾部时,处于压缩状态的气体会迅速从气球尾部冲出,这部分气体从相对于气球静止状态转变为运动状态,必然也经历了加速过程,是谁推动气体加速移动?

牛顿第三定律告诉我们,力是相互的,且作用力与反作用力大小相等方向相反,在同一条直线上。由于气球中的气体加速向后方移动,必然受到了一个向后的力,同样这种加速运动的气体也会施加一个反向等大的力给施力物体,也就是气球本身,所以气球会呈现出与气体相反方向的运动状态。

航天器推力产生过程

由于有力的存在,所以物体才会改变运动状态。把气球替换成题目中的航天器,当航天器点燃燃料时,燃料体积膨胀,变为高温高压的气体,从航天器喷口高速喷出,这个过程中,高压气体的压力转变为气体加速运动的动力,同样,这种加速运动也会施加反作用力给高压气体本身,并由高压气体传递给航天器,整体表现就是航天器向后方喷射气体,同时航天器加速向前移动,这个过程满足动量守恒定律。

真空不空

随着物理学的发展,真空不空这种概念逐渐深入人心,真空不空可以从以下几点证明:

a、海森堡不确定性原理

量子理论中海森堡不确定性原理表明,真空中总是有成对的虚粒子与虚反粒子产生和湮灭,在这个过程中,总能量保持不变。

b、卡西米尔效应

在真空中放置两片平行的平坦金属板,它们之间会产生吸引压力,这是由于金属板内外虚粒子数目差造成的。

c、绝对零度达不到

即使在真空状态下,依然无法达到绝对零度,因为真空中还有能量存在。

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漫步的小豆子


直接说出答案的话,可能会让人觉得很绕口:火箭发动机在空气中在真空中的推动既相同又不同。(笑)一定要往下看,答案就在下一句话↙

火箭发动机在空气中与在真空中的做功原理一样,但是施加力(受力)的介质不同。

大家看明白了吗?什么,还是不明白?

那我们就具体的说一下,在外太空飞行和在地球大气层内部飞行有什么不同? 首先要明白空气和真空的概念以及他们有什么不同。

普通的空气成分按体积来是:氮(N2)约占78%,氧(O2)约占21%,稀有气体约占0.939%(氦He、氖Ne、氩Ar、氪Kr、氙Xe、氡Rn),二氧化碳(CO2)约占0.031%,还有其他气体和杂质约占0.03%,如臭氧(O3)、一氧化氮(NO)、二氧化氮(NO2)、水蒸气(H2O)等。

真空主要指的是气压比一标准大气压小的气体空间,是指稀薄的气体状态。又可分为高真空、中真空和低真空。地球大气层以外的星球之间的空间基本上是真空。

我们可以从实际的例子可以了解,在大气层内很多螺旋桨固定翼飞机,直升飞机都可以自由飞翔,但在太空却看不到螺旋桨的身影?太空更多的是火箭发动机!


这是因为螺旋桨可以通过搅动空气来抬升飞行器(要有空气,也就是要在大气层内运行)。

而螺旋桨飞机到了太空,没有了空气的扶持,就只剩下团团乱转。

而火箭发动机不一样,它是既能在大气层内部,又能在太空穿梭。火箭发动机有个独门绝活就是它自带燃料和足够的氧气,这不但可以保证它在太空有源源不断的氧气可用,又能够倍增燃料的燃烧效率!所以凭借这个绝活,火箭发动机成了太空探索的宠儿。


所以采用火箭发动机的航天器,能够产生推力和真空没有关系,也不可能因此证明真空不空。


星光之霖


俯仰君陪你解答科学问题

这个其实很好理解

首先,气球喷气前进并不是因为喷出的气体与球外气体碰撞被推着走的,而是气球被喷出的的气体推着走

其实可以从两个方向来解释火箭的工作原理。

咱们聊聊太空中的火箭

太空中火箭的喷射气体产生推力其实与是不是真空完全没有关系,这里涉及到大学物理中的一个物理量——动量

动量是指一个物体保持原来运动状态的趋势。

动量 = 速度 X 质量。

动量是一个守恒量,火箭的推进原理就是动量守恒原理

现在我们来研究一下火箭在工作过程中是如何利用动量守恒原理的。

火箭在太空中没有工作的时候,保持一个平衡状态。当火箭点火开始工作,火箭自身携带的燃料燃烧成为气体高速向后喷射

根据动量守恒原理:火箭加燃料整个系统的动量应该是守恒的。现在有一部分质量的气体有了一个向后的速度。为了保持整个火箭系统的动量守恒,火箭本体就会有一个向前的速度来平衡掉向后高速喷射的气体

火箭因此就会向前飞。

从另一个角度来解释,那就是力的作用是相互的

燃烧产生的气体受力从火箭尾部喷出,火箭也会受到这些喷射气体的反作用力,就是这个反作用力推着火箭向前飞。

所以,火箭的飞行动力与是不是真空没有关系。真空反而能减小火箭飞行的空气阻力,节省燃料。


仰望星空俯瞰世界


我们先别说太空中火箭推动卫星运动!

卫星往外扔块东西,是不是有反作用力?推动卫星反方向运动?!反作用力是不是扔出去的东西质量越重、速度越快越大?牛顿定律就是说明这个原理的吧!

在太空中,卫星相当于各种力量作用下平衡悬浮,近距离移动相当于没有阻力……火箭推动卫星相当于喷出的燃料质量(相当于一小块快速喷出的燃料)形成的反作用力!


新晴辛静


喷气发动机推动飞机或火箭前行是因为动量守恒的缘故吧?飞机往后喷射高动能气体,它自己就得往前跑,本质上就是作用力与反作用力,你站在飞机上使劲把物质往后甩,你就是给这些物质施加的作用力,这些物质当然要对扔物质的人同样的反向力啦,从数量上讲,就遵守动量守恒了。

*

只不过,在大气层内,飞机的发动机可以用吸入的空气来加热,产生巨大喷射动量;而在外太空,火箭发动机没有周边的空气分子可吸入,喷出去的是自带的燃料物质。飞机的燃料只需要用来加热气体,增加气体动量,喷的是吸入的空气,火箭的燃料必须把喷出去的物质也带上。

*

所以,火箭靠喷射燃料物质产生推力恰恰是因为太空是真空的(没气),而不是证明太空不是真空的。

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严格地说,太空不空啦,很多星际物质的,但确实没有那么多的可供飞机喷气发动机用的气体分子,从这个角度说,真是蛮空的。


4壹行动院


这个问题跟之前回答过的类似,所以简单回答一下。


喷气式发动机能产生推力,是因为喷出物体的反作用力。你可以在脑海中想像一下,在发动机内的气体,分为两部分。在向后运动的过程中,外侧的一部分到了发动机的外面,另一部分则还停留在发动机内部,这两层气体之间存在着相互作用力


对于前面的气体来讲,外侧的气体推动着它往前走。对于外侧的气体来讲,内部的气体在排挤着它后退。两层气体之间的力就是作用力和反作用力。其基本原理就是动量守恒。


详细的可参考,之前的回答,(https://www.wukong.com/question/6741382368315048200/)。


力学Nerd王小胖


航天器,目前用的都是有工质推进。也就是花样往外丢航天器自带的物质。这里的推力,全部是往外丢东西的反作用力。和真空没任何关系。


赏金70573160


我们知道,飞机之所以能在空中飞行,靠的是发动机提供的动力,原理其实很简单,就是作用力与反作用力,即发动机压缩空气,通过燃烧室后变为高温高压的空气,朝后喷出,获得前进的动力。

太空里没有空气,各种飞行器是怎样被推进飞行的?这里告诉你答案

在太空中没有空气(空气含量低到可以忽略不计),是真空环境,也就没有氧气,这时的飞行器发动机原理和飞机发动机就不一样,所以火箭发动机等太空飞行器不但需要携带燃料,还需要随身携带氧化剂。

包括火箭在内的航天器,在太空中飞行时的动力靠发动机推进的,推进的原理就是动量守恒,比如火箭发动机,自带的氧气与燃料燃烧后产生的高温气流从后尾喷管喷射出去,由此获得巨大推力,推动火箭向前运行,如果喷气的速度越快,那么火箭获得的速度也就越大。(资料来源于网络,版权属于原作者所有)



没地方说理了还


把航天器作当一个圆柱形容器,燃料和氧化剂反应燃烧产生大量气体,如果是封闭的,没有气体从尾部喷出来,航天器内各方向受压强相等,力处于平衡状态,航天器静止不动。当尾部喷气时。航天器尾部失去压力,头部的压力依旧存在,原来平衡的两个力失去平衡,航天器就向前推进。太空真空度比大气层高,更容易喷气失去压力,航天器飞行速度更快,不是代表真空不空。


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