Номер 2, страница 125 - гдз по физике 9 класс учебник Пёрышкин, Гутник

Ответь на вопросы. Параграф 25. Реактивное движение. Ракеты. Глава 1. Законы движения и взаимодействия тел - номер 2, страница 125.

Условие.

2. Приведите примеры реактивного движения тел.

Решение.

Решение 2.

Движение тела, например, надувного воздушного шарика, из которого выходит сжатый воздух, является примером реактивного движения. Это движение основано на законе сохранения импульса.

Изначально, когда шарик с воздухом внутри неподвижен, его суммарный импульс (импульс шарика плюс импульс воздуха) равен нулю. Когда отверстие открывается, воздух начинает вырываться из него в одну сторону с определенной скоростью. Этот выходящий воздух обладает массой и скоростью, а значит, и импульсом.

Согласно закону сохранения импульса, в замкнутой системе суммарный импульс должен оставаться постоянным. Поскольку внешние силы (в горизонтальном направлении) на систему «шарик + воздух» не действуют, ее суммарный импульс должен оставаться равным нулю. Для этого шарик должен приобрести импульс, равный по величине и противоположный по направлению импульсу вытекающей струи воздуха. В результате шарик начинает двигаться в сторону, противоположную направлению истечения воздуха.

Это явление также можно объяснить с помощью третьего закона Ньютона: сила, с которой шарик действует на вырывающийся воздух (сила действия), равна по модулю и противоположна по направлению силе, с которой воздух действует на шарик (сила противодействия или реактивная сила). Именно эта реактивная сила и толкает шарик вперед.

Математически для системы, изначально покоившейся, закон сохранения импульса выглядит так: $m_{тела}\vec{v}_{тела} + m_{вещества}\vec{v}_{вещества} = 0$. Отсюда скорость тела $\vec{v}_{тела} = - \frac{m_{вещества}}{m_{тела}}\vec{v}_{вещества}$. Знак «минус» указывает на то, что тело движется в направлении, противоположном движению выбрасываемого вещества.

Ответ: Движение тела, из которого с некоторой скоростью выбрасывается его часть, называется реактивным движением. Оно происходит вследствие закона сохранения импульса: чтобы суммарный импульс системы «тело + выбрасываемое вещество» оставался неизменным, тело приобретает скорость, направленную в сторону, противоположную скорости выброшенного вещества.

2. Приведите примеры реактивного движения тел.

Реактивное движение широко распространено как в живой природе, так и в технике. Вот несколько примеров:

• В живой природе:
  • Кальмары, осьминоги, медузы: Эти морские животные передвигаются, вбирая в себя воду, а затем с силой выталкивая ее через специальную воронку (сифон). Тело животного при этом движется в противоположную сторону.
  • Созревший плод «бешеного огурца»: При созревании внутри плода образуется большое давление. Когда он отрывается от плодоножки, из образовавшегося отверстия с силой выбрасывается клейкая жидкость с семенами, а сам плод отлетает в противоположном направлении.
• В технике:
  • Ракеты и космические корабли: Классический пример. Двигатели сжигают топливо, и раскаленные газы с огромной скоростью выбрасываются из сопла, создавая реактивную тягу, которая толкает ракету вперед. Это единственный способ передвижения в безвоздушном пространстве.
  • Реактивные самолеты: Их турбореактивные двигатели всасывают воздух, сжимают его, смешивают с топливом, поджигают и выбрасывают струю горячих газов назад, что создает тягу для движения самолета вперед.
  • Водометные катера и гидроциклы: Специальный насос (водомет) забирает воду из-под днища и с большой скоростью выбрасывает ее сзади, приводя судно в движение.
  • Поливная вертушка (садовый разбрызгиватель): Вода, вытекая из изогнутых трубок, заставляет их вращаться в противоположном направлении.

Ответ: Примеры реактивного движения в природе: движение кальмаров и медуз, распространение семян «бешеным огурцом». Примеры в технике: полет ракет и реактивных самолетов, движение водометных катеров, работа садовых разбрызгивателей.

3. Каково назначение ракет? Расскажите об устройстве

Назначение ракет

Ракеты — это летательные аппараты, движущиеся за счет реактивной силы. Их основное назначение — доставка полезной нагрузки на большие расстояния, на большую высоту или в космос. Сферы применения ракет очень разнообразны:

• Освоение космоса: вывод на орбиту искусственных спутников Земли, автоматических межпланетных станций, космических телескопов.
• Пилотируемая космонавтика: доставка космонавтов и грузов на орбитальные станции (например, МКС).
• Связь и навигация: запуск телекоммуникационных спутников (для телевидения, интернета, мобильной связи) и навигационных систем (GPS, ГЛОНАСС).
• Научные исследования: проведение экспериментов в условиях невесомости, изучение верхних слоев атмосферы и космического пространства.
• Военное дело: доставка боевых зарядов на большие расстояния (баллистические и крылатые ракеты), а также в системах противовоздушной обороны.

Устройство ракеты

Современная ракета (ракета-носитель) — это сложное инженерное сооружение, состоящее из нескольких основных частей:

1. Головная часть: Расположена вверху ракеты. Включает в себя полезную нагрузку (космический аппарат, спутник, пилотируемый корабль) и головной обтекатель, который защищает полезную нагрузку от аэродинамических и тепловых нагрузок во время полета в атмосфере. После выхода в разреженные слои атмосферы обтекатель сбрасывается.
2. Система управления: Это «мозг» ракеты. Она состоит из датчиков (гироскопов, акселерометров), бортового компьютера и исполнительных механизмов (рулевых приводов). Система управления отслеживает траекторию полета и корректирует ее, управляя двигателями, чтобы ракета точно достигла цели.
3. Двигательная установка: Это «сердце» ракеты, создающее тягу. Она включает в себя ракетные двигатели и топливную систему.
   • Двигатели состоят из камеры сгорания, где топливо смешивается с окислителем и сгорает, и сопла, которое разгоняет раскаленные продукты сгорания до сверхзвуковых скоростей.
   • Топливная система состоит из баков для хранения компонентов топлива (горючего и окислителя) и системы их подачи в двигатели (насосы, трубопроводы, клапаны).
4. Корпус и ступени: Корпус ракеты объединяет все части в единую конструкцию. Большинство современных ракет-носителей являются многоступенчатыми. Каждая ступень представляет собой, по сути, отдельную ракету со своими двигателями и запасом топлива. По мере расхода топлива отработавшие ступени отделяются и сбрасываются, чтобы уменьшить общую массу ракеты и повысить эффективность разгона оставшихся ступеней.

Ответ: Назначение ракет — доставка полезной нагрузки (спутников, космических кораблей, боеголовок) на большие расстояния и в космос для научных, коммерческих и военных целей. Основные части ракеты: головная часть с полезной нагрузкой, система управления для контроля полета, двигательная установка (двигатели и топливные баки) для создания тяги, а также корпус, часто состоящий из нескольких ступеней, которые отделяются по мере полета.