2-й семестр

МЕХАНИКА

3. Законы сохранения в механике

Урок 2/46

Тема. Реактивное движение

Цель урока: ознакомить учащихся с практическим применением закона сохранения импульса

Тип урока: изучение нового материала

План урока

ИЗУЧЕНИЕ НОВОГО МАТЕРИАЛА

1. Реактивное движение

Каждый знает, что выстрел из ружья сопровождается отдачей. Если бы вес пули равнялась весу ружья, они разлетелись бы с одинаковой скоростью. Отдача происходит потому, что масса газов, выбрасывается, создает реактивную силу, благодаря которой может быть обеспечено движение как в воздухе, так и в безвоздушном пространстве.

И чем больше масса и скорость газов, выбрасываемых, тем большую силу отдачи ощущает наше плечо, чем сильнее реакция ружья, тем больше реактивная сила. Это легко объяснить, принимая во внимание закон сохранения импульса, согласно которому векторная сумма импульсов тел, составляющих замкнутую систему, остается постоянной при любых движений и взаимодействий тел системы.

На принципе отдачи основано реактивное движение. В ракете (в результате сгорания топлива) газы, нагретые до высокой температуры, выбрасываются из сопла с большой скоростью относительно ракеты.

Ø Реактивным движением называют движение, которое возникает в теле в результате отделения от него с определенной скоростью некоторой его части.

Реактивное движение особенно важное практическое значение имеет во время оказания движения реактивным самолетам и ракетам. Ракетные двигатели замечательны тем, что способны работать не только в воздухе, но и в безвоздушном пространстве, поскольку кислород, необходимый для горения топлива, входит в его состав. Поэтому они используются для полетов в верхних, очень разреженных слоях атмосферы, для вывода на орбиту искусственных спутников Земли, движения космических кораблей.

2. Принцип действия ракеты

Ø Реактивный двигатель - это двигатель, преобразующий химическую энергию топлива в кинетическую энергию газовой струи, при этом двигатель получает скорость в обратном направлении.

Из сопла ракеты с огромной скоростью вылетают продукты сгорания топлива (раскаленные газы) и, согласно закону сохранения импульса, ракета получает самый сильный «толчок» в противоположном направлении:

Здесь mо - масса оболочки ракеты; mт - масса газов; 0б и г - скорости оболочки и газа после выбрасывания топлива, соответственно. Из этой формулы получаем:

Следовательно, скорость оболочки тогда будет больше, когда будет больше скорость выброшенного газа и его масса. Реальная скорость ракеты будет значительно меньше, поскольку вблизи Земли наблюдается сопротивление воздуха, и топливо полностью сгорает не сразу, а постепенно. При этом масса ракеты также уменьшается постепенно. Законы движения тел переменной массы намного сложнее. Они были исследованы учеными И. В. Мещерским и К. Е. Циолковским.

Вопрос к ученикам во время изложения нового материала

1. Какой закон объясняет реактивное движение?

2. На каких опытах можно наблюдать реактивное движение?

3. От чего отталкивается ракета, разгоняясь в космосе?

4. От чего зависит скорость ракеты?

ЗАКРЕПЛЕНИЕ ИЗУЧЕННОГО МАТЕРИАЛА

1). Тренируемся решать задачи

1. Какую силу тяги развивает реактивный двигатель, который ежесекундно выбрасывает 10 кг продуктов сгорания топлива со скоростью 3 км/с относительно ракеты?

2. Тележка массой 120 кг катится со скоростью 6 м/с. Человек, который бежит навстречу тележке со скоростью 9 км/ч., прыгает в тележку. С какой скоростью v движется после этого тележка, если масса человека 60 кг?

3. Из неподвижной лодки, масса которой вместе с человеком равна 255 кг, бросают на берег весло массой 5 кг с горизонтальной скоростью относительно земли 10 м/с. Какую скорость достает лодку?

2). Контрольные вопросы

1. Почему ракета может двигаться в вакууме?

2. Есть реактивным движение винтового самолета?

3. Почему для запуска космических кораблей с поверхности Земли используют многоступенчатые ракеты?

Что мы узнали на уроке

• Реактивным движением называют движение, которое возникает в теле в результате отделения от него с определенной скоростью некоторой его части.

• Реактивный двигатель - это двигатель, преобразующий химическую энергию топлива в кинетическую энергию газовой струи, при этом двигатель получает скорость в обратном направлении.

• Скорость оболочки ракеты тем больше, чем больше скорость выброшенного газа и чем больше его масса:

Домашнее задание

1. П.: § 33.

2. 36.:

г1) - 16.8; 16.9; 16.10; 16.16;

р2) - 16.24; 16.25; 16.29; 16.30;

г3) - 16.39; 16.40; 16.44; 16.45.