Номер 2, страница 80 - гдз по физике 9 класс учебник Громов, Родина

Глава 2. Динамика. Параграф 17. Развитие ракетной техники. Темы докладов - номер 2, страница 80.

Условие.

2. Устройство современных ракет.

Решение.

Современная ракета-носитель — это сложный летательный аппарат, основная задача которого — выведение полезной нагрузки (например, спутников, космических кораблей) на орбиту Земли или на межпланетные траектории. В основе её работы лежит принцип реактивного движения, сформулированный в третьем законе Ньютона. Конструкция ракеты оптимизирована для достижения максимальной скорости при минимально возможной массе. Большинство современных ракет являются многоступенчатыми.

Основные компоненты устройства современной ракеты:

1. Головная часть

Это верхняя часть ракеты, где размещается полезная нагрузка. Полезной нагрузкой могут быть искусственные спутники, автоматические межпланетные станции, пилотируемые или грузовые корабли, а в военных ракетах — боевые блоки. Во время полета в атмосфере полезная нагрузка защищена головным обтекателем. Он имеет аэродинамическую форму для уменьшения сопротивления воздуха и сбрасывается после выхода ракеты в разреженные слои атмосферы, чтобы уменьшить общую массу.

2. Приборный отсек

Это «мозг» ракеты, в котором находится система управления. Она включает в себя бортовой компьютер, который реализует программу полета, инерциальную навигационную систему (гироскопы и акселерометры) для определения положения и скорости ракеты, а также системы телеметрии для передачи данных на Землю. Здесь же располагаются источники электропитания.

3. Топливные отсеки (ступени)

Это наиболее массивная часть ракеты. Каждая ступень ракеты включает в себя баки с компонентами топлива и двигательную установку. В жидкостных ракетах используются два бака: один для горючего (например, керосин, жидкий водород) и один для окислителя (например, жидкий кислород). В твердотопливных ракетах корпус ступени одновременно является камерой сгорания, заполненной твердым топливом. Использование нескольких ступеней позволяет ракете избавляться от лишней массы (пустых баков и двигателей отработавшей ступени), что критически важно для достижения высоких скоростей. Этот принцип описывается формулой Циолковского:

$\Delta v = I_{sp} \cdot g_0 \cdot \ln \frac{m_0}{m_f}$

где $\Delta v$ — приращение скорости, $ I_{sp} $ — удельный импульс двигателя, $ g_0 $ — ускорение свободного падения у поверхности Земли, $ m_0 $ — начальная масса, $ m_f $ — конечная масса. Отбрасывая ступень, ракета значительно уменьшает $ m_0 $ для следующего этапа разгона.

4. Двигательная установка

Это «сердце» ракеты, создающее реактивную тягу. В жидкостном ракетном двигателе (ЖРД) топливо и окислитель под высоким давлением подаются в камеру сгорания, где происходит их сгорание с образованием раскаленных газов. Эти газы, расширяясь, с огромной скоростью истекают через специальное сопло (сопло Лаваля), создавая силу тяги, толкающую ракету вперед. Управление вектором тяги для маневрирования осуществляется за счет поворота двигателей на карданном подвесе (гимбале) или с помощью специальных рулевых двигателей.

5. Корпус и системы разделения

Корпус ракеты объединяет все части в единое целое. Он должен быть легким и очень прочным, чтобы выдерживать колоссальные нагрузки во время полета. Для его изготовления используют легкие сплавы (алюминиевые, титановые) и композитные материалы. Между ступенями находятся переходные отсеки (фермы), в которых размещаются пиротехнические или пневматические системы для отделения отработавших ступеней в нужный момент времени.

Ответ:

Современная ракета состоит из нескольких ключевых систем, объединенных в многоступенчатую конструкцию. Основными частями являются: головная часть с полезной нагрузкой и защитным обтекателем; приборный отсек, содержащий бортовой компьютер и навигационное оборудование для управления полетом; топливные отсеки (ступени), включающие баки для горючего и окислителя; двигательная установка, которая сжигает топливо для создания реактивной тяги. Корпус ракеты, изготовленный из легких и прочных материалов, соединяет все эти элементы. Многоступенчатая схема позволяет последовательно сбрасывать отработавшие части, уменьшая массу ракеты и позволяя ей развить скорость, необходимую для выхода в космос.