Номер 3, 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 3, страница 139.

Условие.

3. Объясните, в чём состоит принцип действия ракеты.

Решение.

3. Объясните, в чём состоит принцип действия ракеты.

Принцип действия ракеты основан на законе сохранения импульса и, как его следствие, на третьем законе Ньютона (законе действия и противодействия). Этот принцип называется реактивным движением.

Суть принципа заключается в следующем:

1. В камере сгорания ракетного двигателя сжигается топливо, в результате чего образуется большое количество раскалённых газов под высоким давлением.

2. Эти газы с большой скоростью выбрасываются из сопла ракеты в одном направлении.

3. Согласно третьему закону Ньютона, сила, с которой ракета отбрасывает газы (действие), равна по модулю и противоположна по направлению силе, с которой газы действуют на ракету (противодействие). Эта сила противодействия, называемая реактивной силой тяги, толкает ракету в противоположном направлении.

С точки зрения закона сохранения импульса, система «ракета + выбрасываемые газы» является замкнутой. До начала движения суммарный импульс системы равен нулю. Когда ракета выбрасывает порцию газа массой $m_g$ со скоростью $\vec{v_g}$, газ приобретает импульс $\vec{p_g} = m_g \vec{v_g}$. Для того чтобы суммарный импульс системы оставался равным нулю, ракета массой $M_r$ должна получить равный по модулю и противоположный по направлению импульс $\vec{p_r} = M_r \vec{V_r}$.

Таким образом, выполняется равенство:

$M_r \vec{V_r} + m_g \vec{v_g} = 0$, откуда $M_r \vec{V_r} = -m_g \vec{v_g}$

Знак минус указывает на то, что ракета движется в сторону, противоположную истечению газов.

Ключевой особенностью такого движения является то, что ракете не требуется внешняя среда или опора (воздух, земля) для отталкивания. Она отталкивается от продуктов сгорания, которые сама же и производит. Именно поэтому ракеты являются единственным видом транспорта, способным эффективно работать в безвоздушном пространстве (вакууме).

Ответ: Принцип действия ракеты основан на реактивном движении. Ракета отбрасывает часть своей массы (продукты сгорания топлива) в одном направлении, и в соответствии с законом сохранения импульса, сама получает импульс и начинает двигаться в противоположном направлении.