Реактивное движение – это движение тела, возникающее при отделении некоторой его части с определенной скоростью относительно него. ... Скорость ракеты тем больше, чем больше скорость выбрасываемых газов и отношение массы топлива к массе ракеты.Движение тела, которое возникает при отделении с определённой скоростью какой-либо его части, называется реактивным.
Реактивное движение издревле существует в природе. Его для своего перемещения используют некоторые живые существа: кальмары, осьминоги, каракатицы, медузы и т.д. Они всасывают, а затем с силой выталкивают из себя воду, за счёт этого они движутся. Реактивное движение встречается и в быту. Примеры: движение резинового шланга, когда мы включаем воду, салюты и т.д.
Яркий пример реактивного движения в технике - это движение ракеты при истечении из неё струи горючего газа, которая образуется при сгорании топлива.
Сила, с которой ракета действует на газы, равна по модулю и противоположна по направлению силе, с которой газы отталкивают от себя ракету:
При реактивном движении возникает сила, которая называется реактивной. Сила - это реактивная сила.
Особенностью реактивной силы является то, что она возникает без взаимодействия с внешними телами.
Согласно закону сохранения импульса: импульс вырывающихся газов равен импульсу ракеты.
Закон сохранения импульса позволяет ценить скорость ракеты.
Закон сохранения импульса для реактивного движения:
откуда скорость ракеты:
Скорость ракеты тем больше, чем больше скорость выбрасываемых газов и отношение массы топлива к массе ракеты. Эта формула справедлива для случая мгновенного сгорания топлива. На самом деле топливо сгорает постепенно, т.к. мгновенное сгорание приводит к взрыву.
Точная формула для скорости ракеты была получена в 1897 году К.Э. Циолковским.
Первую конструкцию ракеты для космических полётов предложил Константин Эдуардович Циолковский – русский учёный, основоположник теоретической космонавтики. Он обосновал использование ракет для полётов в космос, сделал вывод о необходимости использования многоступенчатых ракет.
Идеи Циолковского воплотил в жизнь советский учёный, инженер-конструктор С.П. Королёв. 4 октября 1957 года считается началом космической эры. В этот день конструкторский коллектив под руководством Королёва осуществил запуск первого искусственного спутника Земли.
12 апреля 1961 г. впервые в мире на орбиту Земли был выведен космический корабль, в котором находился лётчик-космонавт СССР Юрий Алексеевич Гагарин. Он открыл дорогу в космос. В космосе нельзя использовать другие двигатели, кроме реактивных, так как там нет опоры, отталкиваясь от которой космический корабль мог бы получить ускорение. Реактивные двигатели применяют для самолётов и ракет, не выходящих за пределы атмосферы, чтобы максимально увеличить скорость полёта.
Реактивные двигатели делятся на два класса: ракетные и воздушно-реактивные. Воздушно-реактивные в основном используют на самолётах. Современная космическая ракета - это очень сложное и тяжелое устройство, состоящее из оболочки и топлива с окислителем.
При взаимодействии тел импульс одного тела может частично или полностью передаваться другому телу. В замкнутой системе векторная сумма импульсов всех тел, входящих в систему, остается постоянной при любых взаимодействиях тел этой системы между собой.
Примеры реактивного движения в технике и в природе
1. Прообразом современных реактивных двигателей можно считать шар Герона, или эолипил. Это устройство было создано в
выдающимся древнегреческим математиком и механиком Героном из Александрии. Пар, выходящий из закрепленных на шаре согнутых трубочек (сопел), заставляет шар вращаться.
2.Вращение сегнерова колеса: вода, которая вытекает из сосуда через прикреплённые к нему трубки, вращает его в сторону, противоположную движению воды.
3.Реактивное движение используют для своего перемещения некоторые виды морских животных: кальмары, осьминоги, каракатицы. Они двигаются благодаря всасыванию и выталкиванию воды. Широкое практическое применение реактивное движение нашло в авиастроении и космонавтике.
Ракета — летательный аппарат, использующий для движения реактивную тягу, которая возникает при отбрасывании от ракеты сгорающего топлива. До сгорания топливо — часть массы самой ракеты, при сгорании оно отделяется от ракеты в виде струи горячего газа.
В соответствии с законом сохранения импульса суммарный импульс системы «топливо +ракета» не изменяется.
Чтобы определить скорость ракеты, воспользуемся законом сохранения импульса. На старте импульс ракеты равен нулю. Если все горючее, мгновенно сгорев, приобретет скорость то будет справедливо
he⁴₂; np=2- количество протонов в ядре; nn=4-2=2- количество нейтронов в ядре.
из справочника:
mp(масса протона)=1.007276 а.е.м(атомная единица массы)
mn(масса нейтрона)=1.008665 а.е.м
mя(масса ядра)=4.0026 а.е.м.
eсв=δm*c²; δm-дефект массы; c-скорость света в вакууме(3*10⁸ м/с);
δm=(np*mp+nn*mn)-mя;
δm=(2*1.007276+2*1.008665)-4.0026=0.029282 а.е.м
1 а.е.м=1.66*10⁻²⁷ кг; δm=0.029282*1.66*10⁻²⁷=4.860812*10⁻²⁹ кг;
eсв=4.860812*10⁻²⁹ *(3*10⁸)²=4.37473*10⁻¹² дж - энергия связи ядра he;
eсв=4.37473*10⁻¹² дж/(1.6*10⁻¹⁹ кл)=27,3*10⁶ эв=27.3 мэв
ответ: eсв=27.3 мэв
подробнее - на -
