Номер 3, 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 3, страница 150.

Условие.

3. Куда должен быть направлен вектор скорости выбрасываемых из ракеты продуктов горения топлива (см. рис. 91), чтобы затормозить ракету?

Рис. 91

Решение.

Решение

Движение ракеты в пространстве подчиняется закону сохранения импульса. Система, состоящая из ракеты и выбрасываемых продуктов горения, может рассматриваться как замкнутая, так как внешние силы (например, сила тяжести или сопротивление атмосферы) часто пренебрежимо малы по сравнению с силой реактивной тяги, либо их действие рассматривается отдельно.

Согласно закону сохранения импульса, изменение импульса ракеты ($\Delta\vec{p}_{ракеты}$) равно по величине и противоположно по направлению изменению импульса выброшенных газов ($\Delta\vec{p}_{газов}$):

$ \Delta\vec{p}_{ракеты} = - \Delta\vec{p}_{газов} $

Сила, действующая на ракету, называется силой реактивной тяги. Она равна скорости изменения импульса ракеты и, следовательно, направлена в сторону, противоположную направлению выброса газов. Если вектор скорости газов обозначить как $\vec{v}_{г}$, то вектор силы тяги $\vec{F}_{тяги}$ будет направлен противоположно $\vec{v}_{г}$.

Торможение — это процесс уменьшения скорости тела. Для того чтобы затормозить ракету, на нее должна действовать сила, направленная в сторону, противоположную вектору ее текущей скорости. На рисунке 91 вектор скорости ракеты $\vec{v}$ направлен вверх. Следовательно, для торможения тормозящая сила должна быть направлена вниз.

Поскольку в качестве тормозящей силы используется сила реактивной тяги, она должна быть направлена против вектора скорости ракеты. А так как сила тяги всегда направлена противоположно скорости истечения газов, то для создания тормозящей силы вектор скорости выбрасываемых продуктов горения должен быть направлен в ту же сторону, что и вектор скорости самой ракеты.

Таким образом, если ракета движется вверх (как на рисунке), для ее торможения необходимо выбрасывать продукты горения топлива также вверх.

Ответ: Чтобы затормозить ракету, вектор скорости выбрасываемых из неё продуктов горения топлива должен быть направлен в ту же сторону, что и вектор скорости ракеты (сонаправлен с ним).