Номер 1, страница 139 - гдз по физике 10 класс учебник часть 1 Генденштейн, Дик

Механика. Глава 3. Законы сохранения в механике. Параграф 17. Реактивное движение. Освоение космоса - номер 1, страница 139.

Условие.

1. Расскажите о реактивном движении и приведите примеры такого движения.

Решение.

1. Реактивное движение — это движение тела, возникающее при отделении от него некоторой его части с определённой скоростью. В основе этого явления лежит фундаментальный закон физики — закон сохранения импульса.

Рассмотрим замкнутую систему, состоящую из тела (например, ракеты) и отделяемой от него части (например, продуктов сгорания топлива). Если до начала взаимодействия система находилась в покое, её суммарный импульс был равен нулю. Когда часть массы $\text{m}$ отделяется от тела со скоростью $\vec{v}$ (относительно наблюдателя, например, Земли), оставшаяся часть тела массой $\text{M}$ приобретает скорость $\vec{V}$ в противоположном направлении. Согласно закону сохранения импульса, суммарный импульс системы тел должен оставаться неизменным, то есть равным нулю:
$M\vec{V} + m\vec{v} = 0$

Из этого равенства следует, что импульс тела $M\vec{V}$ равен по модулю и противоположен по направлению импульсу отброшенной части $-m\vec{v}$. Сила, которая возникает при взаимодействии тела и отделяющейся части и вызывает ускорение тела, называется реактивной силой или силой тяги.

Для расчёта скорости, которую может развить ракета, масса которой постоянно уменьшается за счёт сгорания топлива, используется формула, выведенная К.Э. Циолковским:
$\Delta V = u \cdot \ln\frac{M_0}{M_k}$

где $\Delta V$ — максимальное изменение скорости ракеты, $\text{u}$ — скорость истечения газов относительно ракеты, $M_0$ — начальная масса ракеты (вместе с топливом), $M_k$ — конечная масса ракеты (после расходования топлива).

Примеры реактивного движения:

В живой природе:
- Многие морские обитатели, такие как кальмары, осьминоги, медузы и сальпы, передвигаются, всасывая воду и затем с силой выталкивая её в виде струи. Тело животного при этом движется в противоположную сторону.
- Плод растения «бешеный огурец» при созревании отрывается от плодоножки и с силой выбрасывает клейкую жидкость с семенами. Сам плод отлетает в противоположном направлении.
В технике:
- Ракеты-носители и космические корабли. Это наиболее яркий пример использования реактивного движения для достижения высоких скоростей, необходимых для выхода в космос.
- Реактивные самолёты. Их турбореактивные двигатели создают тягу, выбрасывая назад струю раскалённых газов.
- Водомётные движители, используемые на катерах и гидроциклах, которые забирают воду и выбрасывают её мощной струёй.
- Простейший пример из быта — надутый воздушный шарик. Если его отпустить, не завязывая, он будет хаотично летать по комнате за счёт выходящего из него воздуха.

Ответ: Реактивное движение — это движение тела, возникающее при отделении от него его части с некоторой скоростью. Оно основано на законе сохранения импульса: тело и отделившаяся часть приобретают равные по модулю и противоположные по направлению импульсы. Примеры такого движения включают полёт ракет, движение кальмаров за счёт выбрасывания воды, работу реактивных двигателей самолётов и даже полёт выпущенного из рук надутого воздушного шарика.