Номер 4, страница 87 - гдз по физике 9 класс учебник Пурышева, Важеевская

Глава 1. Законы механики. Параграф 19. Реактивное движение - номер 4, страница 87.

Условие.

4. Каковы принцип действия и основные элементы конструкции ракеты?

Решение.

Принцип действия

Принцип действия ракеты основан на реактивном движении, которое подчиняется третьему закону Ньютона (сила действия равна по модулю и противоположна по направлению силе противодействия) и закону сохранения импульса. Движение возникает в результате отбрасывания ракетой части своей массы — продуктов сгорания топлива (рабочего тела), которые с высокой скоростью истекают из сопла двигателя. Эта струя газов создает реактивную силу (тягу), толкающую ракету в противоположном направлении. Поскольку для создания тяги ракете не нужна внешняя среда для отталкивания, она может перемещаться и ускоряться в вакууме. Основное уравнение, описывающее движение ракеты, — это формула Циолковского: $ \Delta v = v_e \ln \frac{m_0}{m_f} $, где $ \Delta v $ — приращение скорости ракеты, $ v_e $ — скорость истечения газов из сопла, $ m_0 $ — начальная масса ракеты, $ m_f $ — конечная масса ракеты.

Основные элементы конструкции

Ключевыми элементами конструкции ракеты являются:

1. Полезная нагрузка: Объект, который ракета доставляет к цели (например, спутник, пилотируемый корабль, боеголовка). Размещается в верхней части ракеты.

2. Система управления: Автопилот ракеты, включающий в себя бортовой компьютер, инерциальную систему (гироскопы и акселерометры) и исполнительные органы (например, рулевые двигатели или качающиеся сопла). Система отвечает за навигацию, стабилизацию и выполнение программы полета.

3. Двигательная установка: Состоит из ракетного двигателя (или нескольких двигателей), создающего тягу, и топливной системы. Топливная система включает баки для компонентов топлива (горючего и окислителя) и систему их подачи в камеру сгорания двигателя.

4. Корпус (силовая конструкция): "Скелет" ракеты, который объединяет все элементы и воспринимает нагрузки во время полета. Часто корпус состоит из нескольких последовательно соединенных частей — ступеней. Каждая ступень имеет собственную двигательную установку и запас топлива и отбрасывается после его выработки, чтобы уменьшить вес ракеты.

5. Головной обтекатель: Защитный конус, прикрывающий полезную нагрузку от аэродинамических и тепловых нагрузок при прохождении плотных слоев атмосферы. Сбрасывается, когда ракета достигает безвоздушного пространства.

Ответ: Принцип действия ракеты — это реактивное движение, основанное на законе сохранения импульса: ракета движется вперед, отбрасывая назад с большой скоростью струю продуктов сгорания топлива. Основные элементы её конструкции включают полезную нагрузку, систему управления, двигательную установку (двигатель и топливные баки), несущий корпус (часто разделенный на ступени) и головной обтекатель.