А если система тел не замкнута? Можно ли в этом случае пользоваться законом сохранения импульса?
Оказывается можно, но только если:
– Геометрическая сумма внешних сил равна нулю.
– Проекция равнодействующей силы на некоторое направление равна нулю, то вдоль этого направления закон сохранения импульса выполняется.
– И время взаимодействия мало (например взрыв, удар, выстрел).
Обратите внимание: данный закон дает возможность, избегая рассмотрения действия сил, определять скорость и направление движения тел. Этот закон дает возможность говорить о таком важном явлении, как реактивное движение.
Что такое реактивное движение?
На сегодняшний день реактивное движение широко распространено не только среди ракет и самолетов, многие животные тоже используют реактивное движение. Например, такие морские животные, как осьминоги или каракатицы, а также медузы, используют как раз реактивное движение. Они набирают воду, потом ее под давлением из себя выдавливают, и вот это как раз приводит к тому, что они быстро перемещаются под водой.
Под реактивным движением понимают движение тела, возникающее при отделении от тела его части с некоторой относительно тела скоростью.
При этом появляется так называемая реактивная сила, толкающая тело в сторону, противоположную направлению движения отделяющейся от него части тела.
Как вязано реактивное движение с импульсом? Если рассмотреть тело, в котором находится определенное количество газов (а именно за счет газов чаще всего и осуществляется реактивное движение в технике), и если эта масса газов отделяется от тела с большой скоростью, то импульс газов будет равен импульсу самого тела.
Важно понимать, как скорость газов влияет на увеличение скорости оболочки, т.е., чем больше скорость вырывающихся газов, тем больше скорость самой оболочки.
Заметим, что полученная формула записана для мгновенного сгорания газов, а в ракетах не происходит такого — топливо сгорает постепенно.
Реактивное движение бывает двух видов. Реактивное движение «само по себе», характерно для ракет в космосе. Движение ракет обеспечивается наличием топлива и окислителя для него внутри самой ракеты.
Воздушно-реактивное движение — второй вид реактивного движения, характерный для реактивных самолетов. В этом случае никакой окислитель не нужен, потому что самолет летит в воздушном пространстве и, двигаясь с большой скоростью, прокачивает через себя большое количество воздуха (кислорода), который и окисляет топливо, дает большую температуру сгорания. Образуются газы, которые заставляют двигаться самолет вперед.
Чтобы перемещаться в пространстве, необходимо постоянно увеличивать массу горючего. Так, например, чтобы создать такую ракету, которая преодолела бы силу притяжения Солнца, потребуется масса топлива в 55 раз больше, чем масса самой ракеты.
Если говорить об устройстве ракеты, важно понимать, что все ракеты строятся по одному и тому же принципу. Во-первых, это головная часть. Приборныйотсек. Вторая часть — это бак с топливом и окислитель. При смешивании этих двух частей происходит возгорание и сгорание топлива.
Далее идут насосы и обязательно сопло. Форма сопла, того места, откуда вырываются газы, имеет значение. Оказывается, изменение формы позволяет изменять скорость движения.
Большая заслуга в развитии теории реактивного движения принадлежит Константину Эдуардовичу Циолковскому. Он разработал теорию полета тела переменной массы (ракеты) в однородном поле тяготения и рассчитал запасы топлива, необходимые для преодоления силы земного притяжения, основы теории жидкостного реактивного двигателя, а также элементы его конструкции, теорию многоступенчатых ракет, причем предложил два варианта: параллельный (несколько реактивных двигателей работают одновременно) и последовательный, когда реактивные двигатели работают друг за другом.
Труды Циолковского явились теоретической базой для развития современной ракетной техники.
Основные выводы:
– Закон сохранения импульса гласит, что импульс замкнутой системы тел сохраняется при любых взаимодействиях этих тел.
– В случае незамкнутой системы тел закон сохранения импульса используется, если:
– Геометрическая сумма внешних сил равна нулю.
– Время взаимодействия мало (взрыв, удар, выстрел).
– Закон сохранения импульса дает возможность говорить о таком явлении, как реактивное движение. Под реактивным движением понимают движение тела, возникающее при отделении от тела его части с некоторой относительно тела скоростью.
– Большая заслуга в развитии теории реактивного движения принадлежит Константину Эдуардовичу Циолковскому, который предложил теорию многоступенчатых ракет.
Домашнее задание:
Вопросы:
1) практическое применение закона сохранения импульса;
2) реактивное движение, реактивная сила;
3) использование реактивного движения в природе и технике;
Критерии оценок:
«3» - написать краткий конспект
«4» - «5» - написать конспект и ответить на вопросы