Номер 12, страница 156, часть 1 - гдз по физике 10 класс учебник Генденштейн, Булатова

Часть 1. Механика. Глава III. Законы сохранения в механике. Параграф 15. Реактивное движение. Освоение космоса - номер 12, страница 156.

Условие.

12. Как направлена струя газа, выходящего из тормозного двигателя космического корабля при его торможении? Обоснуйте свой ответ.

Решение 2.

Решение

Торможение космического корабля в безвоздушном пространстве осуществляется с помощью реактивной силы, создаваемой тормозным двигателем. Принцип действия этого двигателя основан на законе сохранения импульса и третьем законе Ньютона.

Для того чтобы затормозить корабль, то есть уменьшить его скорость, необходимо приложить к нему силу, направленную в сторону, противоположную вектору его текущей скорости. Пусть корабль движется со скоростью $\vec{v}$. Тормозящая сила $\vec{F}_{торм}$ должна быть направлена против вектора $\vec{v}$.

Реактивный двигатель создает силу тяги за счет выбрасывания струи газа. Согласно третьему закону Ньютона, сила, действующая на корабль (сила тяги), равна по модулю и противоположна по направлению силе, с которой корабль отталкивает газ. Это означает, что вектор силы тяги $\vec{F}_{тяги}$ направлен в сторону, противоположную вектору скорости истекающих газов $\vec{v}_{газ}$ (относительно корабля).

Так как для торможения сила тяги должна быть направлена против движения корабля ($\vec{F}_{тяги} = \vec{F}_{торм}$), то струя газа должна быть направлена в сторону движения корабля. То есть, вектор скорости газа $\vec{v}_{газ}$ должен быть сонаправлен с вектором скорости корабля $\vec{v}$.

Ответ: Струя газа, выходящего из тормозного двигателя космического корабля, направлена вперед, по направлению движения корабля. Обоснование: чтобы создать тормозящую силу, направленную против движения, по закону сохранения импульса (или третьему закону Ньютона) необходимо выбрасывать массу (газ) в направлении движения. Реактивная сила, возникающая при этом, будет толкать корабль в обратную сторону, замедляя его.