Номер 6, страница 116 - гдз по физике 9 класс учебник Шахмаев, Бунчук

Глава 7. Закон сохранения импульса. Параграф 27. Реактивное движение - номер 6, страница 116.

Условие.

6. Почему ракета может двигаться в вакууме?

Решение.

6. Решение

Движение ракеты в вакууме, где нет среды, от которой можно было бы оттолкнуться, объясняется принципом реактивного движения. Этот принцип является следствием двух фундаментальных законов физики: третьего закона Ньютона и закона сохранения импульса.

1. Третий закон Ньютона. Он гласит, что на каждое действие существует равное по величине и противоположное по направлению противодействие. В двигателе ракеты сгорает топливо, в результате чего образуются газы высокой температуры и давления. Эти газы с огромной скоростью выбрасываются через сопло. Сила, с которой ракета выталкивает газы назад (действие), равна по модулю и противоположна по направлению силе, с которой газы толкают ракету вперед (противодействие). Таким образом, ракета отталкивается от своей собственной массы — выбрасываемых продуктов сгорания, а не от окружающего пространства.

2. Закон сохранения импульса. Систему, состоящую из ракеты и находящегося в ней топлива, можно считать замкнутой. До старта, когда ракета покоится, её суммарный импульс равен нулю. Когда из сопла начинает вырываться струя газов с массой $m_г$ и скоростью $\vec{v}_г$, она создает импульс $m_г\vec{v}_г$. Чтобы суммарный импульс всей системы оставался равным нулю (сохранялся), корпус ракеты массой $m_р$ должен приобрести противоположно направленный импульс $m_р\vec{v}_р$. Это можно записать в виде уравнения:

$m_р \cdot \vec{v}_р + m_г \cdot \vec{v}_г = 0$

Отсюда следует, что импульс ракеты равен по модулю и противоположен по направлению импульсу газов:

$m_р \cdot \vec{v}_р = -m_г \cdot \vec{v}_г$

Именно этот приобретаемый импульс и заставляет ракету двигаться вперед. Важно, что для этого процесса не требуется никакая внешняя среда. Более того, в вакууме, где нет сопротивления воздуха, ракета движется даже эффективнее.

Ответ: Ракета может двигаться в вакууме, потому что она использует принцип реактивного движения: она отталкивается не от внешней среды, а от массы газов, которые сама же и выбрасывает с большой скоростью в противоположном направлении, в полном соответствии с законом сохранения импульса и третьим законом Ньютона.