Номер 1655, страница 191 - гдз по физике 7-9 класс сборник задач Перышкин

9 класс. Законы взаимодействия и движения тел. 58. Импульс. Закон сохранения импульса. Реактивное движение - номер 1655, страница 191.

Решение.

Решение

Да, такой способ существует, и он основан на фундаментальном физическом принципе — законе сохранения импульса.

Систему, состоящую из космонавта и любого предмета, который находится у него в руках (например, рабочий инструмент), можно считать замкнутой. Это означает, что внешние силы, действующие на систему, либо отсутствуют, либо их действие скомпенсировано. В условиях космоса это допущение вполне справедливо.

Закон сохранения импульса гласит, что полный импульс замкнутой системы тел остается постоянным. Если изначально космонавт вместе с инструментом покоился относительно станции, их суммарный импульс был равен нулю.

$p_{начальный} = 0$

Чтобы начать движение в сторону станции, космонавту нужно оттолкнуть от себя какой-либо предмет в противоположном направлении. Пусть масса космонавта — $m_к$, а масса предмета (инструмента) — $m_п$. Космонавт бросает предмет со скоростью $v_п$ в направлении от станции. В результате этого действия сам космонавт приобретает скорость $v_к$.

Согласно закону сохранения импульса, суммарный импульс системы «космонавт + предмет» после броска также должен остаться равным нулю:

$p_{конечный} = m_к \cdot v_к + m_п \cdot v_п = 0$

Из этого уравнения можно выразить скорость, которую приобретет космонавт:

$v_к = - \frac{m_п}{m_к} \cdot v_п$

Знак «минус» в формуле указывает на то, что вектор скорости космонавта $v_к$ направлен в сторону, противоположную вектору скорости брошенного предмета $v_п$. Таким образом, бросив предмет от станции, космонавт начнет двигаться к станции. Этот принцип называется реактивным движением. Чем больше масса брошенного предмета и/или скорость, с которой он брошен, тем большей будет скорость космонавта.

Ответ: Да, способ есть. Космонавт может вернуться на станцию, если бросит какой-либо имеющийся у него предмет (например, инструмент) в направлении, строго противоположном направлению на станцию. В соответствии с законом сохранения импульса, космонавт приобретет скорость, направленную к станции.