高压采煤水枪出水口的截面积为S,水的射速为v,射到煤层上后,水速度为零.若水的密度为ρ,求水对煤层的

F N =ρSv 2 .

由水流算出Δt内水的质量,以Δt时间内的水为研究对象,由动量定理列方程,求煤对水的力,再由牛顿第三定律求水对煤的力. www.ks5u.com

设在Δt时间内,从水枪射出的水的质量为Δm,则

Δm=ρSvΔt.

以Δm为研究对象,它在Δt时间内动量变化为:

Δp=Δm(0-v)=-ρSv 2 Δt

设F N 为水对煤层的冲力,F N ′为煤层对水的反冲力,以F N ′的方向为正方向,根据动量定理

(忽略水的重力)有:? F N ′Δt=Δp=-ρv 2 SΔt

解得:F N ′=-ρSv 2 ?根据牛顿第三定律知F N =-F N ′,所以F N =ρSv 2 .