Embedded Files
Багато хто з вас бачив іграшку «колиска Ньютона» — кілька сталевих кульок, підвішених упритул одна до одної. Якщо першу кульку відвести вбік і відпустити, то остання відхилиться приблизно на такий самий кут, на який було відведено першу кульку. Повернувшись, остання кулька вдарить систему з решти п’яти кульок, після чого знову відхилиться перша кулька, а потім усе повториться. При цьому середні кульки залишаються практично нерухомими. Дію цієї іграшки легко пояснити, якщо скористатися законом збереження енергії та законом збереження імпульсу
Імпульс тіла — це векторна фізична величина, яка дорівнює добутку маси mтіла на швидкість його руху.
Одиниця імпульсу тіла в СІ— кілограм-метр за секунду.
Із I та II законів Ньютона можна зробити висновок, що певне тіло тільки тоді змінює свою швидкість, коли на нього діє сила. Математично це можна записати у вигляді:
Фізичний зміст наведеної формули: зміна імпульсу тіла дорівнює імпульсу сили.
Імпульс сили. Одиниця імпульсу сили — ньютон-секунда: 1 Н∙с.
У замкненій системі тіл – системі, в якій тіла взаємодіють лише одне з одним, а зовнішні сили відсутні, зрівноважені або нехтовно малі, сумарний імпульс тіл залишається незмінним (зберігається), тобто виконується закон збереження імпульсу:
У замкненій системі тіл векторна сума імпульсів тіл до взаємодії дорівнює векторній сумі імпульсів тіл після взаємодії.
Закон збереження імпульсу: Геометрична сума імпульсів тіл, які утворюють замкнену систему, залишається сталою під час будь-яких рухів і взаємодій тіл системи.
Із проявами закону збереження імпульсу ми маємо справу в природі, техніці, побуті тощо. Розглянемо два приклади застосування цього закону: реактивний рух і зіткнення тіл.
Реактивний рух — це рух, що виникає внаслідок відділення з деякою швидкістю від тіла якоїсь його частини.
Реактивний рух можна спостерігати в природі; його широко використовують у техніці: найпростіші поливні системи, автомобілі на реактивній тязі, катери з водометними двигунами, реактивні літаки й, звичайно, ракети, адже реактивний рух — це єдиний спосіб пересуватися в безповітряному просторі.
Реактивна сила
Реактивний двигун
Реактивний рух в світі рослин
Ракета — літальний апарат, який переміщується в просторі завдяки реактивній тязі, що виникає внаслідок відкидання ракетою частини власної маси.
Відокремлюваною частиною ракети є струмінь гарячого газу, який утворюється під час згоряння палива. Коли газовий струмінь із величезною швидкістю викидається із сопла ракети, то оболонка ракети одержує потужний імпульс, напрямлений у бік, протилежний руху струменя.
Оболонка ракети набуває швидкості
На жаль, паливо згоряє поступово, тому частину газу доводиться «розганяти» разом із оболонкою; до того ж систему «оболонка ракети — розпечений газ» не можна вважати замкненою (зі збільшенням швидкості руху ракети значно зростає опір повітря). Обчислення з урахуванням цих і низки інших чинників показують, що для досягнення першої космічної швидкості (8 км/с) маса палива має у 200 разів перевищувати масу оболонки. А треба ж піднімати на орбіту не лише оболонку, а й обладнання, космонавтів, запаси води, кисню тощо. Через це виникла ідея використання багатоступеневих ракет. Кожний ступінь такої ракети має запас палива та власний реактивний двигун, який розганяє ракету, доки не витратить паливо. Після цього ступінь відкидається, полегшуючи решту ракети та надаючи їй додаткового імпульсу.
Саме на багатоступеневих ракетах було зроблено перші кроки людства в космос:
4 жовт ня 1957 р. радянські вчені вивели на навколоземну орбіту перший штучний супутник Землі.
12 квітня 1961 р. — космічний корабель «Восток», на борту якого був перший у світі космонавт Юрій Олексійович Гагарін
21 липня 1969 р. американські астронавти Ніл Армстронг і Базз Олдрін уперше висадилися на Місяці
13 квітня 1993 р. здійснено перший запуск української ракети-носія «Зеніт», створеної в конструкторському бюро «Південне» і на заводі «Південмаш» (Дніпро). Зараз удосконалена триступенева ракета-носій «Зеніт-3SL» є найдосконалішим і найпотужнішим літальним апаратом свого класу у світі. Екологічно чистий (працює на кисні та гасі), недорогий, надійний «Зеніт» може бути запущений за будь-яких метеорологічних умов, здатен виводити на навколоземну орбіту супутники масою до 13 т. Винахідник і підприємець Ілон Маск, засновник компанії SpaceX, яка працює в галузі будівництва космічного транспорту, на запитання журналістки про улюблену ракету відповів: «Найкраща ракета (після моєї) – це “Зеніт”».
Ми вже не можемо уявити своє життя без космосу. Згадайте: супутникове телебачення і супутниковий зв’язок, система GPS і супутниковий Інтернет, надійний прогноз погоди та супутникові карти. Зараз створено космічні кораблі багаторазового використання, космічні апарати висадилися на Венеру, Марс та інші планети Сонячної системи.
- Що таке імпульс тіла та імпульс сили? Який між ними зв’язок?
- Як залежить зміна імпульсу тіла від значення сили й часу її дії?
- Як розрахувати зміну імпульсу тіла, якщо сила діє під кутом до його переміщення?
- Як розрахувати зміну імпульсу тіла, якщо воно змінює напрямок руху?
- Яку систему тіл називають замкненою?
- Сформулюйте закон збереження імпульсу.
- Який рух називають реактивним? Наведіть приклади.
- Чому для запуску з поверхні Землі космічних кораблів використовують багатоступеневі ракети?
Page updated
Google Sites
Report abuse