| ||
![]() |
Пригласите вашего учителя в наш клуб | Как мне получить логин-пароль |
§ 13-й. Реактивное движение | ||||||||||||||
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. 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. |
![]() |
Физика.ru • Клуб для учителей физики, учащихся 7-9 классов и их родителей |