Ответьте на вопросы, страница 64 - гдз по физике 10 класс учебник Закирова, Аширов

Ответьте на вопросы

1. Почему расчет скорости движения ракеты на основе закона сохранения импульса тела дает приближенный результат?

2. Изменится ли скорость ракеты, движущейся по инерции в космическом пространстве, если на ее сопло надеть изогнутую трубу выходным отверстием в сторону движения и включить двигатели?

1. Расчет скорости движения ракеты на основе закона сохранения импульса дает приближенный результат, поскольку этот закон в его простейшей форме применим только к замкнутым системам, то есть к системам, на которые не действуют внешние силы. Реальная ракета не является полностью замкнутой системой. На нее действуют внешние силы:

1. Сила гравитационного притяжения со стороны Земли, Солнца и других небесных тел. Эта сила изменяет импульс системы «ракета + выброшенные газы».

2. Сила сопротивления атмосферы при движении в ее слоях. Эта сила также является внешней и тормозит движение ракеты.

Из-за действия этих внешних сил $\vec{F}_{ext}$ полный импульс системы не сохраняется, а его изменение $\Delta\vec{p}$ за время $\Delta t$ равно импульсу этих сил: $\Delta\vec{p} = \vec{F}_{ext} \Delta t$. Расчеты, которые пренебрегают этими силами, неизбежно будут приблизительными. Точность расчета будет тем выше, чем меньше эти внешние силы по сравнению с реактивной силой двигателя.

Ответ: Расчет является приближенным, так как он не учитывает действие внешних сил, таких как гратация и сопротивление атмосферы, которые нарушают условие замкнутости системы.

2. Да, скорость ракеты изменится. Реактивное движение основано на законе сохранения импульса. Двигатель создает тягу, выбрасывая продукты сгорания (газы) в одну сторону, что заставляет ракету двигаться в противоположную. В описанной ситуации на сопло надета изогнутая труба, которая направляет поток выхлопных газов вперед, в сторону движения ракеты. Согласно третьему закону Ньютона (или закону сохранения импульса), если ракета сообщает газам импульс, направленный вперед, то газы сообщают ракете равный по модулю и противоположный по направлению импульс. Этот импульс будет направлен назад, против движения ракеты. Таким образом, включение двигателей создаст не тянущую, а тормозящую силу. В результате скорость ракеты, движущейся по инерции, начнет уменьшаться.

Ответ: Да, скорость ракеты уменьшится, так как выброс газов в сторону движения создаст тормозящую силу, направленную против начальной скорости.