高中物理常见粒子高中物理：用动量定理解决宏观粒子流问题

动量定理也适用于宏观粒子流问题。与微观粒子流相比，宏观粒子的质量更大，粒子间距更大。但若宏观粒子流的粒子间距较小（与宏观粒子的线度相比）或者宏观粒子流作用面积大且数目较多时（像雨滴落在雨伞上对雨伞产生的持续作用），也可近似地看做流体。因此，求解宏观粒子流产生的作用力或压强也可用动量定理。例1、如图所示是米店自动称米装置示意图。现如果要称米Mkg，那么台秤称量达到Mkg（未计容器质量）时，自动装置能立即在米出口处切断米流，这种称米方法准确吗？为什么？解析：设米在出口处的初速度为零，米的流量为，米下落过程中做自由落体运动，米出口处到台秤称量达到Mkg时容器内米的上表面的距离为h，运用运动学公式得：设此时米流对米面的作用力为F，取△t时间内落入容器的米流为研究对象，应用动量定量得：，而此时台秤的称量值M、容器中所装米的质量与米流对米面的作用力F满足以下关系我们如能证明空中米流（此时还有高度为h的米流尚未落入容器）的质量满足，即说明这种称米方法是正确的。设最上面米粒落到容器的时间为t，则，而解得：所以，这种称米方法是正确的。例2、一挺机枪每分钟能发射216颗子弹，每颗子弹质量m为50g，子弹出口时的速度为1000m/s，则机枪手抵住机枪的作用力为多大？解析：我们可把子弹流近似当做流体，取△t时间内射出的子弹流为研究对象，它的总质量为M，则有设机枪对子弹流的作用力为F，运用动量定量可得由牛顿第三定律可知，子弹流对机枪的作用力为180N。所以，为使机枪处于平衡状态，机枪手抵住机枪的作用力应为180N。

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