ГДЗ по физике, 9 класс, Перышкин, номер 25.3: Реактивное движение. ракеты

План ответа:

• Определить назначение ракет как транспортных средств.
• Описать основные конструктивные элементы ракеты.
• Объяснить физический принцип действия на основе закона сохранения импульса.

1. Назначение ракет

Ракета — это транспортное средство, предназначенное для перемещения в пространстве (в атмосфере или вакууме) с помощью реактивной тяги. В отличие от самолётов, ракета не нуждается в воздухе для работы двигателя, что позволяет использовать её для космических полётов, доставки грузов на орбиту, а также в военных целях и метеорологии.

2. Устройство ракеты

Конструкция ракеты включает три основных узла:

• Топливный бак и окислитель: хранят компоненты рабочего тела (топлива). Для жидкостных ракет двигателей топливо и окислитель часто находятся в отдельных баках.
• Реактивный двигатель: камера сгорания, где происходит химическая реакция топлива с окислителем, превращающая потенциальную энергию в тепловую и кинетическую энергию газов.
• Сопло: расширяющаяся трубка на выходе из камеры сгорания, через которую продукты сгорания выбрасываются наружу с большой скоростью.

3. Принцип действия

Движение ракеты основано на законе сохранения импульса . При работе двигателя газы вырываются из сопла назад с огромной скоростью v_г. Согласно третьему закону Ньютона, газы давят на ракету с силой, равной по модулю силе давления ракеты на газы, но направленной противоположно. Это создаёт реактивную силу тяги .

Если рассматривать систему «ракета + топливо» как замкнутую, то суммарный импульс системы остаётся постоянным. Изначально импульс равен нулю (или имеет начальное значение). При выбросе массы газа dm/dt со скоростью v_г относительно ракеты, сама ракета приобретает ускорение в противоположном направлении. Уравнение движения ракеты (формула Циолковского в дифференциальной форме) связывает изменение скорости ракеты dv с изменением её массы dm:

где u — скорость истечения газов относительно ракеты. Таким образом, ракета движется за счёт отбрасывания части своей массы (рабочего тела) в противоположную сторону.

Проверка:

Ответ охватывает все требуемые аспекты: назначение (транспорт в вакууме/атмосфере), устройство (баки, двигатель, сопло) и принцип (закон сохранения импульса, реактивная тяга). Физические формулы приведены корректно.