Номер 7, страница 186 - гдз по физике 7 класс учебник Кронгарт, Даданбеков

7. Посмотрите видео через QR-код и сделайте выводы.

Просмотрев видео и изучив сопутствующие материалы по QR-коду, можно сделать следующие выводы о физических принципах, продемонстрированных в них.

Реактивное движение

Видео объясняет, что реактивное движение — это движение тела, которое возникает в результате отделения от него некоторой его части с определённой скоростью. Этот принцип лежит в основе полёта ракет.

В основе реактивного движения лежит фундаментальный физический закон — закон сохранения импульса. Для замкнутой системы, состоящей из ракеты и выбрасываемых ею газов, полный импульс системы остаётся неизменным. Если ракета стартует из состояния покоя (её начальный импульс равен нулю), то после выброса газов суммарный импульс ракеты и газов также должен быть равен нулю. Это выражается формулой: $M\vec{V} + m\vec{v} = 0$, где $M$ и $\vec{V}$ — это масса и скорость ракеты, а $m$ и $\vec{v}$ — масса и скорость выброшенных газов. Из этого уравнения следует, что ракета приобретает скорость $\vec{V} = -\frac{m}{M}\vec{v}$. Знак «минус» указывает на то, что направление движения ракеты прямо противоположно направлению истечения газов.

Максимальная скорость, которую может развить ракета, описывается формулой Циолковского: $V = u \cdot \ln\frac{M_0}{M_k}$. Согласно этой формуле, конечная скорость ракеты $V$ зависит от скорости истечения газов $u$ и отношения стартовой массы ракеты (вместе с топливом) $M_0$ к её конечной массе (после выгорания топлива) $M_k$. Чем выше скорость истечения газов и чем больше доля массы топлива в общей массе ракеты, тем большей скорости она может достичь. Принцип реактивного движения также встречается и в живой природе, например, в способе передвижения кальмаров и медуз.

Торможение в атмосфере

Вторая часть видео посвящена процессу входа космического аппарата в атмосферу планеты и его торможению. Этот процесс, называемый аэродинамическим торможением, использует силу сопротивления атмосферы для замедления аппарата.

При входе в плотные слои атмосферы на огромной скорости (несколько километров в секунду) кинетическая энергия аппарата преобразуется в тепловую энергию. Это приводит к экстремальному нагреву — температура поверхности аппарата и окружающего его газа может достигать нескольких тысяч градусов Цельсия. Чтобы защитить аппарат и его экипаж от разрушения, используются специальные теплозащитные экраны, которые поглощают или отводят тепло.

Аэродинамическое торможение является чрезвычайно эффективным способом снижения скорости, так как позволяет значительно сэкономить топливо, которое иначе пришлось бы тратить на торможение с помощью ракетных двигателей. После начального замедления за счёт трения об атмосферу для дальнейшего снижения скорости и мягкой посадки, как правило, используются парашютные системы.

Ответ: Видеоматериал демонстрирует, что реактивное движение основано на законе сохранения импульса, согласно которому тело (ракета) получает ускорение в направлении, противоположном выбросу части своей массы (газов). Конечная скорость ракеты определяется формулой Циолковского. Также показано, что при входе в атмосферу для замедления космических аппаратов используется сила сопротивления воздуха, которая преобразует кинетическую энергию в тепло, что требует наличия теплозащиты, но позволяет значительно экономить топливо.