Номер 1, страница 150 - гдз по физике 9 класс учебник Грачев, Погожев

Глава 3. Импульс. Закон сохранения импульса. Параграф 24. Применение закона сохранения импульса при решении задач. Вопросы - номер 1, страница 150.

Условие.

1. На чём основано действие реактивных двигателей?

Решение.

Решение

Действие реактивных двигателей основано на законе сохранения импульса и, как его следствие, на третьем законе Ньютона.

Принцип работы заключается в том, что двигатель с большой скоростью выбрасывает часть своей массы (рабочее тело, обычно продукты сгорания топлива) в одном направлении. В соответствии с законом сохранения импульса, остальная часть аппарата (ракета или самолет) получает импульс в противоположном направлении, что заставляет ее двигаться.

Это можно также объяснить с помощью третьего закона Ньютона, который гласит, что сила действия равна по модулю и противоположна по направлению силе противодействия ($F_1 = -F_2$). В реактивном двигателе сила, с которой двигатель отбрасывает струю раскаленных газов (действие), порождает равную ей по величине, но противоположно направленную силу (противодействие), которая действует на двигатель со стороны газов. Эта сила противодействия и является реактивной тягой, которая приводит аппарат в движение.

Рассмотрим замкнутую систему, состоящую из ракеты и находящегося в ней топлива. Если ракета покоится, её суммарный импульс равен нулю. Когда из сопла выбрасывается масса газа $m_г$ со скоростью $\vec{v_г}$, то ракета массой $M_р$ приобретает скорость $\vec{v_р}$ в противоположном направлении. Согласно закону сохранения импульса, суммарный импульс системы «ракета + выброшенные газы» остается равным нулю (если начальный импульс был равен нулю):

$M_р \cdot \vec{v_р} + m_г \cdot \vec{v_г} = 0$

Из этого уравнения следует, что импульс, полученный ракетой, равен по модулю и противоположен по направлению импульсу, унесенному газами:

$M_р \cdot \vec{v_р} = -m_г \cdot \vec{v_г}$

Таким образом, отбрасывая от себя рабочее тело, двигатель сообщает себе и всему аппарату скорость в обратном направлении.

Ответ: Действие реактивных двигателей основано на законе сохранения импульса и третьем законе Ньютона. Двигатель создает тягу, отбрасывая с большой скоростью часть своей массы (продукты сгорания топлива) в одном направлении, что заставляет его двигаться в противоположном направлении.