Номер 2, страница 152, 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 2, страница 152.

Условие.

°2. Рассмотрите рисунок 15.3. Объясните, благодаря чему скорость ракеты увеличивается.

Рис. 15.3

Решение 2.

Решение

Увеличение скорости ракеты, показанной на рисунке, объясняется принципом реактивного движения. В основе этого принципа лежат третий закон Ньютона и закон сохранения импульса.

В двигателях ракеты происходит сгорание топлива, в результате чего образуются раскаленные газы под высоким давлением. Эти газы с огромной скоростью ($ \vec{v}_{газов} $) выбрасываются из сопла ракеты. Согласно третьему закону Ньютона, сила, с которой ракета отбрасывает газы, равна по модулю и противоположна по направлению силе, с которой газы действуют на ракету. Эта сила, толкающая ракету вперед (вверх), называется реактивной силой тяги.

Этот процесс также можно описать с помощью закона сохранения импульса. Если рассматривать систему «ракета + газы» как замкнутую (пренебрегая внешними силами на коротком промежутке времени), ее суммарный импульс должен сохраняться. Изначально импульс покоящейся ракеты равен нулю. Когда газы массой $ m_{газов} $ отбрасываются со скоростью $ \vec{v}_{газов} $, они создают импульс $ \vec{p}_{газов} = m_{газов}\vec{v}_{газов} $. Чтобы суммарный импульс системы остался равным нулю, ракета массой $ m_{ракеты} $ должна приобрести равный по модулю и противоположный по направлению импульс $ \vec{p}_{ракеты} = m_{ракеты}\vec{v}_{ракеты} $. Таким образом, $ m_{ракеты}\vec{v}_{ракеты} + m_{газов}\vec{v}_{газов} = 0 $.

Пока работает двигатель и происходит непрерывное истечение газов, на ракету действует постоянная реактивная сила. Согласно второму закону Ньютона ($ \vec{F}=m\vec{a} $), эта сила сообщает ракете ускорение, в результате чего её скорость непрерывно возрастает.

Ответ: Скорость ракеты увеличивается благодаря реактивной силе, которая возникает в результате отбрасывания продуктов сгорания топлива (газов) в направлении, противоположном движению. Это явление называется реактивным движением и является следствием третьего закона Ньютона и закона сохранения импульса.