Номер 2, страница 496 - гдз по физике 10 класс учебник Мякишев, Синяков

Темы проектов - номер 2, страница 496.

Условие.

2. Сделайте действующий макет, демонстрирующий реактивное движение.

Решение.

Создание макета, демонстрирующего реактивное движение

Для демонстрации реактивного движения можно создать простую, но эффективную модель — «ракету» из воздушного шарика. Этот эксперимент наглядно показывает основной принцип, лежащий в основе движения настоящих ракет.

Необходимые материалы:
- Воздушный шарик (любого размера и формы).
- Коктейльная трубочка (пластиковая, прямая).
- Длинная и прочная нить или леска (длиной 3–5 метров).
- Скотч.
- Две опоры (например, спинки стульев, дверные ручки) для натягивания нити.

Сборка макета:
1. Возьмите нить (леску) и проденьте ее через коктейльную трубочку.
2. Закрепите концы нити на двух опорах на одном уровне так, чтобы нить была туго натянута. У вас получится «трасса» для будущей ракеты.
3. Надуйте воздушный шарик, но не завязывайте его. Зажмите отверстие пальцами, чтобы воздух не выходил.
4. С помощью нескольких кусочков скотча прикрепите надутый шарик к коктейльной трубочке, которая уже надета на нить. Расположите шарик так, чтобы его отверстие было направлено в сторону, противоположную той, в которую вы хотите запустить «ракету».

Демонстрация:
Переместите шарик с трубочкой к одному из концов натянутой нити (к одной из опор). Резко отпустите отверстие шарика. Шарик устремится вперед вдоль нити к другой опоре.

Объяснение явления:
Этот макет демонстрирует реактивное движение, основанное на третьем законе Ньютона и законе сохранения импульса.
Третий закон Ньютона: Сила действия равна по модулю и противоположна по направлению силе противодействия. Когда воздух с силой вырывается из шарика (действие), он толкает сам шарик в противоположном направлении (противодействие). Эта толкающая сила называется реактивной силой.
Закон сохранения импульса: В замкнутой системе суммарный импульс остается постоянным. Изначально система «шарик + воздух внутри» покоится, и ее суммарный импульс равен нулю. Когда из шарика начинает вылетать струя воздуха с массой $m_в$ и скоростью $\vec{v_в}$, она создает импульс $\vec{p_в} = m_в \vec{v_в}$. Чтобы сохранить общий импульс системы равным нулю, сам шарик массой $M_ш$ должен приобрести равный по модулю и противоположный по направлению импульс $\vec{p_ш} = M_ш \vec{v_ш}$.
Из закона сохранения импульса следует: $\vec{p_ш} + \vec{p_в} = 0$, или $M_ш \vec{v_ш} + m_в \vec{v_в} = 0$.
Отсюда скорость шарика равна $\vec{v_ш} = - \frac{m_в}{M_ш} \vec{v_в}$. Знак «минус» указывает на то, что шарик движется в направлении, противоположном истечению воздуха.

Ответ: Представлено подробное руководство по созданию действующего макета (ракета из воздушного шарика), который наглядно демонстрирует принцип реактивного движения. Модель иллюстрирует действие третьего закона Ньютона и закона сохранения импульса.