宇航员在太空行走时能通过推或拉来移动空间站吗?

时间:2021-07-04 09:21:12   作者:
动量守恒告诉我们一个孤立系统不能改变它的动量。宇航员和空间站一起组成了一个孤立的系统。因此,在没有任何外力的情况下(因此是孤立系统),如果宇航员的动量改变,空间站的动量也必须改变,并且改变的量相等,相反,以保持总动量。

艾萨克·牛顿爵士的运动定律帮助我们理解其中的物理原理。牛顿第二定律告诉我们,力等于动量的变化量除以时间的变化量。这通常简化为F = ma。他的第一定律告诉我们,一个物体将保持静止或作直线匀速运动,除非受到外力的作用。这告诉我们,在没有力的情况下,运动没有变化,这告诉我们动量是守恒的。第三定律告诉我们,对于每个作用力,都有一个大小相等方向相反的反作用力。

动量(P)可以写成:

宇航员在太空行走时能通过推或拉来移动空间站吗?

由宇航员和空间站组成的孤立系统的动量是:

P(系统)= P(宇航员)+ P(空间站)=质量(宇航员)乘以速度(宇航员)+质量(空间站)乘以速度(空间站)。

让我们浏览一个示例:想象一个宇航员穿着太空服。宇航员和太空服的总质量是200公斤。现在想象一下,宇航员在外面漂浮着,双手抓住空间站。如果他们用胳膊拉,他们的身体就会向空间站移动,如果他们用胳膊推,他们的身体就会离开空间站。空间站会做什么来保持系统的动量?

假设宇航员以每秒10厘米的速度将空间站推开。

宇航员的质量乘以宇航员的速度等于空间站的质量乘以空间站的速度的倒数

(200kg)x(0.1 m/s) = -(420000kg)x(空间站速度)

空间站的速度= -0.00005米/秒

这意味着,虽然宇航员在10秒后向一个方向移动了1米,但空间站在5个半小时后才会向相反的方向移动1米。

所以,是的,宇航员可以对空间站的运动造成非常非常小的变化。然而,从问题的措辞来看,还有一些东西必须澄清。

宇航员在太空行走时能通过推或拉来移动空间站吗?

我们已经描述了两种类型的运动——一种是宇航员推,另一种是他们拉。我们证明,在每一种情况下,对空间站的影响是相反的。宇航员既不能拉动空间站,也不能把它推到前面,因为在这两种情况下,动量是不守恒的。

如果你的车抛锚了你必须把它推出车流,动量是守恒的因为你的脚对地面的推力使地面动量的变化与你和车的动量变化的方向相等且相反。在太空中没有推力的地面。
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