|
加速原理－－动量流对动体的加速作用 问题的提出，被加速物与加速物存在速度差ΔV=V-V0是决定被加速物可被加速的原因，而且随着这个速度差ΔV的减小，加速作用就会递减。 那么，这种加速作用随速度差ΔV减小的递减率应当是多少呢，也就是需要确定一个包含递减系数K(待定系数)的一种关系式。 在以下的分析步骤中，突出了两点，一是动量流可起作用的质量相对减少，二是动量流本身作用的相对速度减少了，这两个效应的综合导致被加速物所获得的加速度按K=(1-β)^2比率缩减，即，A=A0(1-β)^2 。 图示：  1、把一个动量流对静体的加速或推力作用看成是牛顿第二定律的基本作用形式； 这样被加速物体会得到一个推力F0、一个加速度A0。 2、现在假定这个动量流在对一个前进方向的动体发生推力F及加速作用A(加速度)，那么，会与对静体的作用有什么区别。 3、由于是动量流的作用，那么，动量流的速度V与被作用物的速度V0，就存在一个速度差ΔV， ΔV=V-V0 或者为相对速度V' V'=V-V0 4、由于加速动量流(加速物)与被加速物存在速度差ΔV，与对静体加速作用的差别，有两个：一个是一定时间内动量流对动体发生作用的质量减少，另一个是在此基础上发生作用的动量流本身的作用速度降低了。 (1)、一定时间内可接触到被加速物的动量流的质量减少了，也就是说由于相对速度由V(V0=0)变为V'=V-V0,一定时间内可以对动体发生作用的动量流的质量对应减少了。 m1=m0(V-V0)/V m1－－一定时间内动量流对动体发生作用的质量； m０－－一定时间内动量流对静体发生作用的质量 (2)、动量流实际发生作用的速度是它们的相对速度V'，其等于加速物与被加速物的速度差值ΔV， V'=V-V0=ΔV 5、根据冲量与动量增量的关系及动量守恒定律， FΔt＝Δp 加速物的动量改变量等于被加速物的动量改变量。 Δp＝Δ(Vm) 假定加速动量流的差速动量全部传递给了被加速物，则，在发生加速作用后，加速动量流仅剩下了速度等于V0的剩余动量，由此，加速动量流的动量改变量 Δp＝ΔVm1 Δp＝(V-V0)m0(V-V0)/V 即 Δp＝m0V[(V-V0)/V]^2 设定 Δp0＝m0V 于是 Δp＝Δp0[(V-V0)/V]^2 由于 F＝Δp/Δt 则 F＝F0[(V-V0)/V]^2 其中 F0＝Δp0/Δt 类似， 由 A＝F/M 可得 A＝(F0/M)[(V-V0)/V]^2 即 A＝A0[(V-V0)/V]^2 其中 A0＝F0/M 6、用绝对光速C0替代作用动量流速度V 令 V=C0 得 A=A0(1-β)^2 F=F0(1-β)^2 Δp=Δp0(1-β)^2 其中： A－－被作用物体获得的加速度； M－－被作用物体的质量； F－－作用力； Δp－－作用动量的改变量； A0－－被作用静物获得的加速度； F0－－对静物的作用力； Δp0－－对静物作用动量的改变量； C0－－为绝对光速； β=V0/C0 。 7、简要分析 对于 A=A0(1-β)^2 其中： β=V0/C0 当V0→C0，则，β→1，(1-β)→0， 由此，A→0，即，加速度趋向于0。 故，被加速物不能被加速到超越绝对光速。或者说，当被加速物，比如说电子，被加速到接近绝对光速时，能够获得的加速越来越少，使得加速极为困难。 所以，A=A0(1-β)^2 ，这个公式有效地解释了，为什么普通粒子很难被加速到光速的原因，主要在于当粒子的速度接近光速时，依靠电磁作用对粒子的加速过程中，速度差ΔV=C0-V0，越来越小，由此能够产生的加速作用就越来越小，而且是按照(C0-V0/C0)^2，也即按照(1-β)^2的比率迅速递减。 结论 (1)、被加速物的质量M，在加速过程中始终保持不变，这一点并非是绝对的，但可认为基本成立。也即，不是由于被加速物的速度增大而质量变大，而是由于被加速物与加速动量流的速度差越来越小导致被加速物获得加速越来越少。 (2)、加速动量流的最高作用速度为绝对光速C0，也即通常所说的作用的传递速度极限。这点对于分析高能加速器中的电磁波加速过程应当是有效的。 (3)、仅仅从形式上β=V0/C0因子及(1-β)^2关系，与狭义相对论有某些相似之处，除此之外，根本含义却大相径庭。 |
|
|