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在經(jīng)典力學(xué)中,動(dòng)量(國(guó)際單位制中的單位為kg?m/s)表示為物體的質(zhì)量和速度的乘積.和動(dòng)量是狀態(tài)量不同,沖量是一個(gè)過程量. 一個(gè)恒力的沖量指的是這個(gè)力與其作用時(shí)間的乘積.沖量表述了對(duì)質(zhì)點(diǎn)作用一段時(shí)間的積累效應(yīng)的物理量,是改變質(zhì)點(diǎn)機(jī)械運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的原因. 沖量的量綱和單位都與動(dòng)量一樣.(kg m/s 或 N?s=Huygens Hy).
動(dòng)量定理:物體所受合外力的沖量等于它的動(dòng)量的變化量.
球的表面積公式S=4πR
2球的體積公式V=
πR
3其中R表示球的半徑.
光子具有能量,也具有動(dòng)量.光照射到物體表面時(shí),會(huì)對(duì)物體產(chǎn)生壓強(qiáng),這就是“光壓”.光壓的產(chǎn)生機(jī)理如同氣體壓強(qiáng):大量氣體分子與器壁的頻繁碰撞產(chǎn)生了持續(xù)均勻的壓力,器壁在單位面積上受到的壓力就是氣體的壓強(qiáng).設(shè)太陽光每個(gè)光子的平均能量為E,太陽光垂直照射地球表面時(shí),在單位面積上的輻射功率為P
0.已知光速為c,則光子的動(dòng)量為E/c.求:
(1)若太陽光垂直照射在地球表面,試計(jì)算時(shí)間t內(nèi)照射到地球表面上半徑為r的圓形區(qū)域內(nèi)光子的總動(dòng)量.
(2)一般情況下,太陽光照射到物體表面時(shí),一部分會(huì)被反射,還有一部分被吸收.當(dāng)物體表面的反射系數(shù)為ρ時(shí),則在每秒內(nèi)照射到物體表面的全部n個(gè)光子中,有(1-ρ)n個(gè)被吸收而ρn個(gè)被反射.若太陽光垂直照射在地球表面反射系數(shù)為ρ、半徑為r的某圓形區(qū)域內(nèi),則在時(shí)間t內(nèi)照射到此區(qū)域的光子的總動(dòng)量的變化量是多少?
(3)在第(2)問中太陽光在圓形區(qū)域表面產(chǎn)生的光壓(用I表示光壓)是多少?