Наверняка вы неоднократно видели по телевидению, как взлетает космический корабль. Может, даже, во время празднования Нового Года кто-то из ваших друзей запускал в небо цветные ракеты. При их полёте постоянно выбрасывается струя раскалённых газов. Полёт космического корабля или ракеты – это примеры так называемого реактивного движения.

Реактивным движением называют движение тела, возникающее при отделении от него некоторой его части. Для пояснения причин возникновения реактивного движения рассмотрим пример решения задачи, в которой тело, двигавшееся как целое, разделяется на две части.

Задача. На тележке массой m1 = 50 кг, едущей горизонтально со скоростью vo = 0,5 м/с, стоит мальчик массой m2 = 40 кг. Как изменится движение тележки, если мальчик с неё спрыгнет с горизонтальной скоростью v2 = 2 м/с относительно земли?

Решение. Поскольку в задаче даны массы тел и их скорости, применим закон сохранения импульса, считая тележку и мальчика замкнутой системой тел:

В зависимости от направления прыжка мальчика возможны случаи:

Ответ: при прыжке мальчика вперёд тележка поедет назад с немного большим, чем до прыжка, модулем скорости; при прыжке мальчика назад тележка сохранит направление движения, в 5 раз увеличив модуль скорости.

Взаимодействие мальчика и тележки можно рассматривать как отделение от тела с общей массой (m1 + m2) некоторой части с массой m2, то есть как пример реактивного движения. Однако чаще всего под ним понимают не одномоментное отделение части, а длящееся некоторое время, как например, выброс раскалённых газов при старте космического корабля.

1. При запуске космического корабля и праздничных ракет есть общее: ...
2. Что такое реактивное движение с точки зрения физики?
3. Пример решения задачи с мальчиком на тележке мы рассмотрим ...
4. Начальные скорости тележки и мальчика равны и направлены ...
5. Пренебрегая взаимодействием тележки и мальчика с Землёй, ...
6. Направление вектора скорости мальчика зависит ...
7. Проекция скорости тележки после прыжка мальчика вперёд будет равна ...
8. Отрицательный знак проекции показывает, что ...
9. Модуль той же проекции +0,7 м/с показывает, что он будет ...
10. Положительный знак проекции в правой колонке показывает, что ...
11. Изменение скорости тележки во время прыжка мальчика вне зависимости от его направления ...
12. Как правило, при реактивном движении наблюдается ...
13. Примером длительного процесса, приводящего к значительному изменению скорости тела, является ...

Самый впечатляющий пример реактивного движения – взлёт космического корабля или ракеты (см. фото).

Предположим, что сначала ракета находится на Земле с выключенными двигателями, а затем взлетает вверх, полностью сжигая топливо. Будем считать корпус ракеты и выбрасываемые продукты сгорания, газы, замкнутой системой. Применим к ней закон сохранения импульса:

Последняя формула значит, что, во-первых, вектор скорости корпуса ракеты направлен противоположно вектору скорости газов, во-вторых, скорость ракеты тем больше, чем больше скорость выбрасываемых ею газов, образующихся при сгорании топлива, в-третьих, скорость ракеты тем больше, чем больше доля массы топлива (то есть образующихся из него газов) от массы корпуса ракеты или космического корабля.

Эта формула не точна с количественной точки зрения, так как топливо сгорает не мгновенно, и, кроме того, выбрасываемые ракетой газы разгоняют как корпус ракеты, так и ещё несгоревшее топливо. Впервые уточнённая формула была выведена российским учёным К.Э.Циолковским. Согласно этой формуле, для сообщения ракете скорости, всего в несколько раз превышающей скорость газов, нужно, чтобы стартовая масса ракеты (корпус вместе с топливом) превосходила массу корпуса в десятки раз! Другими словами, старт ракеты – это огромный расход топлива.

14. Чтобы применить закон сохранения импульса для описания взлёта ракеты, мы ...
15. Применяя закон сохранения импульса, мы «автоматически» ...
16. Различные знаки перед векторами скоростей корпуса ракеты и реактивной струи показывают, что ...
17. Пропорциональность модуля скорости ракеты модулю скорости реактивной струи означает, что ...
18. Коэффициентом пропорциональности служит отношение массы топлива к массе корпуса, поэтому ...
19. Почему последняя формула описывает взлёт ракеты лишь приближённо?
20. Кем была впервые получена уточнённая формула реактивного движения ракеты?