Онлайн


Реактивное движение

4 Telega

 Реактивным обычно называют движение под действием силы, создаваемой в результате истечения струи газа или жидкости. Модель демонстрирует принцип реактивного движения. На легкой тележке размещена сжатая пружина, энергия которой используется как энергия порохового заряда реактивного двигателя, и есть механизм, освобождающий пружину.

Подробнее

Реактивным обычно называют движение под действием силы, создаваемой в результате истечения струи газа или жидкости. Но нет классификации движений с разделом "реактивное". Реактивное движение основано на том, что скорость тела можно увеличить, если часть массы тела с большой скоростью отбрасывать от тела в направлении, противоположном скорости движения.

Модель демонстрирует принцип реактивного движения. На легкой тележке размещена сжатая пружина, энергия которой используется как энергия порохового заряда реактивного двигателя, и есть механизм, освобождающий пружину. Пружина, распрямляясь, окажет давление на рамку Разжимаясь, пружина толкает и стальной шар, и тележку с равными по модулю, но противоположно направленными силами. , что следует из невесомости пружины. Шар и тележка приобретают противоположно направленные скорости, и шар скатывается с тележки назад, подобно раскаленным газам, вылетающим из двигателя ракеты. Тележка, играющая роль ракеты, начинает двигаться. в противоположном направлении. Импульс системы тел тележка (вместе с невесомой пружиной) + шар сохраняется (если пренебречь трением, вращением шара и некоторыми другими деталями). 

Найдем скорость тележки после скатывания шарика. Энергия сжатой пружины E превращается в кинетическую энергию шарика и тележки. Сумма импульсов шара и тележки после сброса шарика равны по величине и противоположны по направлению. Итак, законы сохранения кинетической энергии и импульса дают систему уравнений

4.1
где E - энергия сжатой пружины, m - масса шарика, M - масса тележки (без шарика), v, V - скорости шарика и тележки после скатывания шарика. Решая эту систему (для этого исключаем v и решаем получившееся уравнение с одной неизвестной V), находим
  s42
Следовательно, скорость тележки V прямо пропорционально корню квадратному из энергии сжатой пружины EВидно, что при фиксированной энергии E и полной массе M+m скорость тележки V можно увеличить, только увеличивая относительную массу шарика m/M: 

s43i

При очень массивном шарике (лёгкой тележке) M/m ≈ 0 и, следовательно, M+m≈ mПоэтому

s44

Это означает, что почти вся энергия сжатой пружины превращается в кинетическую энергию тележки   

s45

Для ракеты масса m аналогична массе топлива, отбрасываемого двигателем за время ΔtНо в процессе работы ракетного двигателя полная масса ракеты M+m уменьшается ....