Фізика 9 клас. Реактивний рух.

Реактивний рух. Фізичні основи ракетної техніки. Досягнення космонавтики

Знання теорії перевіримо за допомогою експрес-опитування:

1.Яка фізична величина чисельно визначається добутком маси тіла на швидкість його руху? 

2. Чим визначається напрям імпульсу тіла? 

3. В яких одиницях вимірюється імпульс  тіла ?  

4. Як формулюється закон збереження імпульсу тіла ?

5. Для яких систем справджується закон збереження імпульсу тіла? 

 Розпочнемо підготовку до польоту  повітряної кульки. Кульку відпускаєм. З неї  виходить повітря і вона  починає  стрімко рухатися. Ми маємо справу з реактивним рухом.

Реактивний рух – це рух, що виникає внаслідок відділення з деякою швидкістю від тіла якоїсь його частини.

Уявімо, що система «кулька – повітря» є замкненою. Тоді відповідно до закону збереження імпульсу загальний імпульс системи «кулька – повітря» залишається незмінним і дорівнює нулю:

Знак «–» свідчить про те, що кулька рухається в напрямку, протилежному напрямку руху повітря.

Проблемне питання

Де зустрічається реактивний рух у нашому житті?

Дуже часто, коли робили якийсь винахід, виявлялося, що він  тисячоліттями існує в природі. Так сталося з ідеєю реактивного руху. 

Завдяки реактивному руху рухаються кальмари, восьминоги, медузи, та інші морські організми .

Реактивний рух  дуже часто  зустрічається  в житті, зокрема :

«Шалений огірок», який, дозрівши, стріляє насінням.

Як бачимо, реактивний рух – явище  досить поширене. Але, звичайно ж, у нас воно асоціюється у першу чергу з польотами в космос.

Триста років тому Ньютон висловив дуже цікаву думку: якщо вистрелити вгору, сила земного тяжіння сповільнює рух кулі, але чим далі віддаляється  куля від Землі, тим слабшає сила земного тяжіння. Він розрахував ту швидкість, яку потрібно було надати тілу, щоб воно подолало земне  тяжіння, і ця швидкість дорівнювала 8 км/с. Але ж як надати тілу  такої  великої  швидкості? Ми знаємо, що це стало можливим завдяки застосуванню реактивної сили.

Проблемне питання

• Що є відокремлюваною частиною ракети?

Відокремлюваною частиною ракети є струмінь гарячого газу, який утворюється в ході згоряння палива. Коли газовий струмінь із величезною швидкістю викидається із сопла ракети, то оболонка ракети одержує потужний імпульс, напрямлений у бік, протилежний швидкості руху струменя.

Уявімо неймовірний варіант: у момент старту все паливо ракети згоряє відразу.

Оскільки до старту ракета перебуває у спокої, то закон збереження імпульсу після згоряння палива виглядав би так:

Спроектуємо векторне рівняння на цю вісь OY:

Проблемне питання

• Чи може одноступенева ракета покинути Землю?

Якби паливо ракети згоряло миттєво, а руху ракети нічого не заважало б, то швидкість, набрана ракетою, була б достатньою для того, щоб вивести ракету на орбіту Землі.

Однак у реальності паливо згоряє поступово, а на рух ракети помітно впливає опір повітря. Розрахунки показують, що для досягнення необхідної швидкості маса палива має у 200 разів перевищувати масу оболонки, а це нереально реалізувати технічно.

• Як технічно вирішити дану проблему?

Це можливо тільки за допомогою багатоступеневих ракет: у таких ракетах ступені зі спорожнілими паливними резервуарами відкидаються в польоті (потім вони згоряють в атмосфері через тертя об повітря).

   При цьому маса ракети зменшується, відповідно збільшується швидкість її руху. Зазначимо, що всі ракети-носії космічних апаратів, як найперші, так і ті, що використовуються зараз, є багатоступеневими.

Домашнє завдання

1.Опрацювати §37, письмово виконати вправу 37(3).