周岷
我向后划水,水就把我往前推;我要往左边游,就向右边划水。我知道这就是作用力与反作用力。但是我想不明白,飞船在太空中需要变轨或者调整姿势的时候,它的周围是真空,哪里来的反作用力呢?
——台州 小小白
你想不明白这个问题,这很正常,因为你还是一位初中生嘛,目前能理解的就是“作用力”和“反作用力”。等你上了高中,学过“动量守恒定律”之后就会明白,跟许多人想象的不一样,火箭的飞行靠的并不是反作用力。
在这里我暂时不解释“动量”之类的术语,因为术语神马的最令人讨厌了。我们只需要知道,根据动量守恒定律,如果一个静止的物体在内力的作用下分裂成两个部分,一部分向某个方向运动,另一部分就必然向相反的方向运动。这个现象叫做反冲。反冲运动中,物体受到的反冲作用通常叫做反冲力。
我想你应该看过战争片,不知你注意到没有,电影里士兵射击、开炮时,每次子弹或炮弹出膛,枪身或炮身都会同时“后退”一下,我们通常管它叫“后坐力”,其实就是反冲力。
再来看火箭。我们可以把火箭看成是两个部分的组合:火箭体和燃料。火箭体和燃料被装在一起,就成为一个整体。在火箭发动机的作用下,燃料变成高温气体猛烈地向外喷射,离开了火箭体——原来的那一个整体,此时分裂成了两个部分,你知道的,“动量守恒定律”现在要“出马”了:其中的一个部分(燃料)向某个方向运动,另一部分(火箭体)就必然向着相反的方向运动。
我们也可以这样说:火箭通过向后抛射燃料,获得了推动自身向前运动的力。这个“反冲运动”的过程,跟周围是大气还是真空没什么关系。
如果你还是觉得难以理解,或者看上面的解释还是不够过瘾,那么,我们来做个实验吧。
【做做看:亲身体验反冲力】
选一块光滑平整的场地,找块滑板,背上书包,稳稳地坐在上面,保持一切都是静止的。然后,取下书包,快速有力地把书包向前推出,抛给你的伙伴,看看会有什么情况发生……是不是滑板带着你向后滑去了?哈哈,滑板就是火箭体,书包就是燃料,你不就是火箭发动机吗?你抛出的书包似乎并没有因为撞到谁而获得“反作用力”吧!童鞋,你明白了没?