1. Реактивний
рух
Надуємо
повітряну кульку і, не стягаючи її отвір ниткою, відпустимо. Кулька почне
рухатись, і рухатиметься доти, поки з отвору виривається повітря.
Проблемне
питання
• Яка причина
руху повітряної кульки у даному досліді?
Якщо отвір
кульки закритий, вона перебуває в спокої й імпульс системи «кулька – повітря»
дорівнює нулю.
Якщо отвір
відкрити, то повітря почне вириватися назовні з досить великою швидкістю, тобто
набуде певного імпульсу:
.
Сама кулька теж
набуде імпульсу:
, напрямленого
в бік, протилежний імпульсу повітря.
Реактивний рух – це рух, що виникає внаслідок
відділення з деякою швидкістю від тіла якоїсь його частини.
Уявімо, що
система «кулька – повітря» є замкненою. Тоді відповідно до закону збереження
імпульсу загальний імпульс системи «кулька – повітря» залишається незмінним і
дорівнює нулю:
Знак «–»
свідчить про те, що кулька рухається в напрямку, протилежному напрямку руху повітря.
Проблемне
питання
• Де
зустрічається реактивний рух у нашому житті?
Віддача
автомата
Сила
, яка діє на
кулі, дорівнює швидкості зміни імпульсу куль:
Ракета – літальний апарат, який переміщується в
просторі завдяки реактивній тязі, що виникає внаслідок відкидання ракетою
частини власної маси.
Проблемне
питання
• Що є
відокремлюваною частиною ракети?
Відокремлюваною
частиною ракети є струмінь гарячого газу, який утворюється в ході згоряння
палива. Коли газовий струмінь із величезною швидкістю викидається із сопла
ракети, то оболонка ракети одержує потужний імпульс, напрямлений у бік,
протилежний швидкості руху струменя.
Уявімо
неймовірний варіант: у момент старту все
паливо ракети згоряє відразу.
Оскільки до
старту ракета перебуває у спокої, то закон збереження імпульсу після згоряння
палива виглядав би так:
Спроектуємо
векторне рівняння на цю вісь OY:
Проблемне
питання
• Чи може
одноступенева ракета покинути Землю?
Якби паливо
ракети згоряло миттєво, а руху ракети нічого не заважало б, то швидкість,
набрана ракетою, була б достатньою для того, щоб вивести ракету на орбіту
Землі.
Однак у реальності
паливо згоряє поступово, а на рух ракети помітно впливає опір повітря.
Розрахунки показують, що для досягнення необхідної швидкості маса палива має у
200 разів перевищувати масу оболонки, а це нереально реалізувати технічно.
Це можливо
тільки за допомогою багатоступеневих ракет: у таких ракетах ступені зі
спорожнілими паливними резервуарами відкидаються в польоті (потім вони згоряють
в атмосфері через тертя об повітря).
При цьому маса
ракети зменшується, відповідно збільшується швидкість її руху. Зазначимо, що
всі ракети-носії космічних апаратів, як найперші, так і ті, що використовуються
зараз, є багатоступеневими.
12 квітня 1961
р. ракета-носій «Восток» вивела на орбіту космічний корабель «Восток», на борту
якого був перший у світі космонавт Ю. О. Гагарін
Цей політ був
здійснений за ініціативою та під керівництвом видатного конструктора С. П.
Корольова (1907–1966), уродженця м. Житомира.
Немає коментарів:
Дописати коментар