Гіпермаркет знань >> Фізика і астрономія >> Фізика 8 клас >> Фізика: Реактивний рух

Закони Ньютона дозволяють пояснити дуже важливе механічне явище - реактивний рух. Так називають рух тіла, що виникає при відділенні від нього з будь-якої швидкістю деякої його частини.

Візьмемо, наприклад, дитячий гумову кульку, надуємо його і відпустимо. Ми побачимо, що, коли повітря почне виходити з нього в одну сторону, сам кульку полетить в іншу. Це і є реактивний рух.

За принципом реактивного руху пересуваються деякі представники тваринного світу, наприклад кальмари й восьминоги. Періодично викидаючи вбирає в себе воду, вони здатні розвивати швидкість до 60-70 км / ч. Аналогічним чином потрапляють медузи, каракатиці та деякі інші тварини.

Приклади реактивного руху можна виявити і в світі рослин. Наприклад, дозрілі плоди "скаженого" огірка при найлегшому дотику відскакують від плодоніжки і з отвору, що утворився на місці відокремилася ніжки, з силою викидається гірка рідина з насінням, самі огірки при цьому відлітають в протилежному напрямку.

Реактивний рух, що виникає при викиді води, можна спостерігати на наступному досвіді. Наллємо воду в скляну воронку, з'єднану з гумовою трубкою, що має Г-подібний наконечник (рис. 20). Ми побачимо, що, коли вода почне виливатися з трубки, сама трубка прийде в рух і відхилиться в сторону, протилежну напрямку витікання води.

На принципі реактивного руху засновані польоти ракет. Сучасна космічна ракета являє собою дуже складний літальний апарат, що складається з сотень тисяч і мільйонів деталей. Маса ракети величезна Вона складається з маси робочого тіла (т. Е. Розжарених газів, що утворюються в результаті згоряння палива і викидаються у вигляді реактивного струменя) і кінцевої або, як кажуть, "сухий" маси ракети, що залишається після викиду з ракети робочого тіла.

"Суха" маса ракети, в свою чергу, складається з маси конструкції (т. Е. Оболонки ракети, її двигунів і системи управління) і маси корисного навантаження (т. Е. Наукової апаратури, корпусу виведеного на орбіту космічного апарату, екіпажу і системи життєзабезпечення корабля).

У міру закінчення робочого тіла звільнилися баки, зайві частини оболонки і т. Д. Починають обтяжувати ракету непотрібним вантажем, ускладнюючи її розгін. Тому для досягнення космічних швидкостей застосовують складові (або багатоступінчасті) ракети (рис. 21). Спочатку в таких ракетах працюють лише блоки першого ступеня 1. Коли запаси палива в них закінчуються, вони відокремлюються і включається другий ступінь 2; після вичерпання в ній палива вона також відділяється і включається третій ступінь 3. Що знаходиться в головній частині ракети супутник або будь-якої іншої космічний апарат укритий головним обтічником 4, обтічна форма якого сприяє зменшенню опору повітря при польоті ракети в атмосфері Землі.

Коли реактивна газовий струмінь з великою швидкістю викидається з ракети, сама ракета спрямовується в протилежну сторону. Чому це відбувається?

Згідно з третім законом Ньютона, сила F, з якою ракета діє на робоче тіло, дорівнює за величиною і протилежна за напрямком силі F ', з якої робоче тіло діє на корпус ракети:
F '= F (12.1)
Сила F '(яку називають реактивної силою) і розганяє ракету.

Повідомляється тілу імпульс дорівнює добутку сили на час її дії. Тому однакові сили, що діють протягом одного і того ж часу, повідомляють тіл рівні імпульси. В даному випадку імпульс mpVp купується ракетою, має дорівнювати імпульсу mгазVгаз викинутих газів:
mpVp = mгазVгаз,
Звідси випливає, що швидкість ракети

Проаналізуємо отриманий вираз. Ми бачимо, що швидкість ракети тим більше, чим більше швидкість викидаються газів і чим більше відношення маси робочого тіла (т. Е. Маси палива) до кінцевої ( "сухий") масі ракети.

Формула (12.2) є наближеною. У ній не враховується, що в міру згоряння палива маса летить ракети стає все менше і менше. Точна формула для швидкості ракети вперше була отримана в 1897 р К. Е. Ціолковським і тому носить його ім'я.

Формула Ціолковського дозволяє розрахувати запаси палива, необхідні для повідомлення ракеті заданої швидкості. У таблиці 3 наведені відносини початкової маси ракети то до її кінцевої масі m, що відповідають різним швидкостям ракети при швидкості газового струменя (щодо ракети) V = 4 км / с.

Наприклад, для повідомлення ракеті швидкості, що перевищує швидкість витікання газів в 4 рази (V p = 16 км / с), необхідно, щоб початкова маса ракети (разом з паливом) перевершувала кінцеву ( "суху") масу ракети в 55 разів (m0 / m = 55). Це означає, що левову частку від усієї маси ракети на старті повинна складати саме маса палива. Корисна ж навантаження в порівнянні з нею повинна мати дуже малу масу.

Важливий внесок у розвиток теорії реактивного руху вніс сучасник К. Е. Ціолковського російський вчений І. В. Мещерський (1859-1935). Його ім'ям названо рівняння руху тіла зі змінною масою.
??? 1. Що таке реактивний рух? Наведіть приклади. 2. Під час експерименту, зображеному на малюнку 22, при витіканні води через вигнуті трубки відерце обертається в напрямку стрілки. Поясніть явище. 3. Від чого залежить швидкість, яку купують ракетою після згоряння палива?

С.В. Громов, Н.А. Вітчизна, Фізика 8 клас

Відіслано читачами з інтернет-сайтів

онлайн бібліотека з підручниками і книгами, плани-конспекти уроків з фізики 8 класу, скачати тести фізика, книги і підручники згідно каленадарного планування фізики 8 класу

зміст уроку конспект уроку

опорний каркас презентація уроку акселеративного методи інтерактивні технології Практика завдання і вправи самоперевірка практикуми, тренінги, кейси, квести домашні завдання дискусійні питання риторичні питання від учнів Ілюстрації аудіо-, відео- та мультимедіа фотографії, картинки графіки, таблиці, схеми гумор, анекдоти, приколи, комікси притчі, приказки, кросворди, цитати Доповнення реферати статті фішки для допитливих шпаргалки підручники основні і додаткові словник термінів інші Удосконалення підручників та уроків виправлення помилок в підручнику оновлення фрагмента в підручнику елементи новаторства на уроці заміна застарілих знань новими Тільки для вчителів ідеальні уроки календарний план на рік методичні рекомендації програми обговорення Інтегровані уроки

Якщо у вас є виправлення або пропозиції до даного уроку, Напишіть нам .

Якщо ви хочете побачити інші коригування та побажання до уроків, дивіться тут - освітній форум .