流浪地球 如果讓地球加速到光速的0 5 ,按動量守恆定律 地球要丟失多少質量?

時間 2021-08-12 16:12:01

1樓:096

引用密舍爾斯基方程(或稱變質量運動方程),首先需要估計噴射的相對速度。現在通常使用的α射線(氦核)速度約為光速的0.05至0.

1倍,而設定上「行星發動機」採用的應該是重核聚變(噴出產物的相對速度可能稍慢),所以不妨估計:發動機噴出產物的相對速度為0.01倍光速。

這個速度在精度要求不高時仍滿足「遠小於光速」、可以直接引用伽利略變換中的密舍爾斯基方程而不必考慮相對論。

忽略外力時,列出系統動量守恆的方程、並求解:

其中初始質量M(即加速前地球的質量)、噴射相對速度u(≈0.01c)已知。由於末速度為0.

005c、遠大於地球在太陽系內的速度(因而更加遠大於地球逃逸出太陽系後的速度),所以可以近似地把速度增量Δv取為末速度0.005c。這樣,完成加速後,地球剩下的質量(佔初始質量的比例)為:

即,在該設定下,地球要拋掉約40%的質量,才能加速至光速的千分之五。

當然,這個估計肯定是不準確的,因為關鍵引數——相對噴射速度u估計值的誤差可能很大。如果換用其他的數值,可以得到很不同的結果:如果把u提高乙個量級至0.

1c,則剩下的質量相對值為0.951、對應拋棄質量相對值為4.9%;如果把u降低乙個量級至0.

001c,則剩下的質量相對值只有0.00674、對應拋棄質量相對值為99.3%。

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