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在采煤方法中,有一种方法是用高压水流将煤层击碎而将煤采下.今有一采煤高压水枪,设水枪喷水口横截面积S=6 cm2,由枪口喷出的高压水流流速为v=60 m/s,设水的密度ρ=1×103 kg/m3,水流垂直射向煤层并原速弹回,试求煤层表面可能受到的最大平均冲击力.

解析:设在Δt内射到煤层上的水的质量为m,则m=ρSvΔt,设煤层对水的平均冲击力为FN,规定FN的方向为正方向,由动量定理得:

FNΔt=ρSv2Δt-(-ρSv2Δt)=2ρSv2Δt

故:FN=2ρSv2=2×1×103×6×10-4×602 N=4.32×103 N

由牛顿第三定律知煤层受到的平均冲力大小为4.32×103 N,这即是煤层受到的最大平均冲击力.

答案:最大平均冲击力为4.32×103 N

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科目:高中物理 来源: 题型:

在采煤方法中,有一种方法是用高压水流将煤层击碎而将煤采下.今有一采煤用水枪,由枪口射出的高压水流速度为υ.设水的密度为ρ,水流垂直射向煤层表面,试求煤层表面可能受到的最大压强.

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