1.Всегда ли удобно пользоваться законами Ньютона для описания взаимодействия тел? 2.Что такое импульс? 3.Куда направлен вектор импульса? 4.Сформулируйте. - презентация

1

2

3 1.Всегда ли удобно пользоваться законами Ньютона для описания взаимодействия тел? 2.Что такое импульс? 3.Куда направлен вектор импульса? 4.Сформулируйте закон сохранения импульса. 5.Кто открыл закон сохранения импульса? 6.Как проявляется закон сохранения импульса при столкновении тел?

4 Из снайперской винтовки Драгунова массой 4,5 кг производится выстрел пулей массой 9 г, вылетающей с начальной скоростью 800 м/с. Определите скорость винтовки после выстрела.

5 Объяснить это явление можно с помощью закона сохранения импульса. Пока отверстие шарика завязано, шарик с находящимся внутри него сжатым воздухом покоится, и его импульс равен нулю. При открытом отверстии из него с довольно большой скоростью вырывается струя сжатого воздуха. Движущийся воздух обладает некоторым импульсом, направленным в сторону его движения Воздух ? Согласно действующему в природе закону сохранения импульса суммарный импульс системы, состоящей из двух тел - шарика и воздуха в нем, - должен остаться таким же, каким был до начала истечения воздуха, т. е. равным нулю. Поэтому шарик начинает двигаться в противоположную струе сторону с такой скоростью, что его импульс равен по модулю импульсу воздушной струи. Векторы импульсов шарика и воздуха направлены в противоположные стороны. В результате суммарный импульс взаимодействующих тел остается равным нулю.

6 Реактивное движение происходит за счет того, что от тела отделяется и движется какая-то его часть, в результате чего само тело приобретает противоположно направленный импульс. Движение шарика является примером реактивного движения. При стрельбе из орудия возникает отдача – снаряд движется вперед, а орудие – откатывается назад. Снаряд и орудие – два взаимодействующих тела. Скорость, которую приобретает орудие при отдаче, зависит только от скорости снаряда и отношения масс.

7 На том же принципе реактивного движения основано вращение устройства, называемого сегнеровым колесом. Вода, вытекающая из сосуда конической формы через сообщающуюся с ним изогнутую трубку, вращает сосуд в направлении, противоположном скорости воды в струях.

8 Вид сверху. Мы видим, что реактивное действие оказывает не только струя газа, но и струя жидкости.

9 Космический корабль Приборный отсек Бак с окислителем Бак с горючим Насосы Камера сгорания Сопло Оболочка ракеты включает в себя полезный груз (в данном случае это космический корабль), приборный отсек и двигатель (камера сгорания, насосы и пр.). Основную массу ракеты составляет топливо с окислителем (окислитель нужен для поддержания горения топлива, поскольку в космосе нет кислорода). Топливо и окислитель с помощью насосов подаются в камеру сгорания. Топливо, сгорая, превращается в газ высокой температуры и высокого давления, который мощной струей устремляется наружу через раструб специальной формы, называемый соплом. Назначение сопла состоит в том, чтобы повысить скорость струи. Изображение ракеты в разрезе

10 Рассмотрим вопрос об устройстве и запуске так называемых ракет - носителей, т. е. ракет, предназначенных для вывода в космос искусственных спутников Земли, космических кораблей, автоматических межпланетных станций и других полезных грузов.

11 Ракета является весьма «затратным» транспортным средством. Ракеты - носители космических аппаратов «транспортируют», главным образом, топливо, необходимое для работы их двигателей, и собственную конструкцию, состоящую в основном из топливных контейнеров и двигательной установки. На долю полезной нагрузки приходится лишь малая часть (1,5-2,0%) стартовой массы ракеты. Составная ракета позволяет более рационально использовать ресурсы за счёт того, что в полёте ступень, выработавшая своё топливо, отделяется, и остальное топливо ракеты не тратится на ускорение конструкции отработавшей ступени, ставшей ненужной для продолжения полёта.

12 Варианты компоновки ракет. Слева направо: 1. Одноступенчатая ракета. 2. Двухступенчатая ракета с поперечным разделением. 3. Двухступенчатая ракета с продольным разделением. 4. Ракета с внешними топливными ёмкостями, отделяемыми после исчерпания топлива в них

13 Существует и комбинированная схема разделения: продольно - поперечная, позволяющая совместить преимущества обеих схем, при которой первая ступень разделяется со второй продольно, а разделение всех последующих ступеней происходит поперечно.

14 Для простоты рассуждений будем считать, что ракета представляет собой замкнутую систему (т. е. не будем учитывать действие на нее силы земного притяжения). До старта импульс ракеты был равен нулю. По закону сохранения суммарный импульс движущейся оболочки и выбрасываемого из нее газа тоже должен быть равен нулю. Значит, чем с большей скоростью вырывается газ из сопла, тем больше будет скорость оболочки ракеты. Помимо скорости истечения газа существуют и другие факторы, от которых зависит скорость движения ракеты. (m o + m г )v = 0 0 = m I o v I o + m I г v I г m I o = - m I г v I г / v I o Отсюда следует, что импульс оболочки и направленный противоположно ему импульс струи газа должны быть равны друг другу по модулю.

15 Реактивное движение в растительном мире Созревшие плоды бешеного огурца при самом лёгком прикосновении отскакивают от плодоножки и из образовавшегося отверстия с силой выбрасывается горькая жидкость с семенами; сами огурцы при этом отлетают в противоположном направлении до 12 м. Реактивное движение в растительном мире

16 Покинуть поверхность земли и подняться в небо мечтали еще древние греки. До наших дней сохранился миф об Икаре, который полетел к Солнцу на крыльях, склеенных воском, но воск растаял, и храбрец упал в море. От мифов до научных проектов прошли века.

17 Яркую страницу в историю отечественной науки вписал Н.И.Кибальчич ( ) – ученый и революционер. Осужденный за участие в убийстве императора Александра II, Кибальчич из камеры смертников Петропавловской крепости за 10 дней до казни подал администрации тюрьмы описание своего изобретения - летательного аппарата.

18 На пороге XX в. дорогу в космос указал К.Э.Циолковский ( ) – ученый- мечтатель из Калуги. Он первым увидел в ракете не только игрушку, забаву, фейерверк для развлечения, а аппарат, который позволит человеку стать «гражданином Вселенной». Идеи Циолковского о космических полетах были настолько смелы и оригинальны, что современники считали их утопией, и никто по достоинству не смог оценить его труд "Исследования мировых пространств реактивными приборами" (1903).

19 В 1921 г. была создана опытно-конструкторская лаборатория для разработки ракет на бездымном порохе. 17 августа 1933 г. в Нахабине, под Москвой, осуществлен первый успешный запуск жидкостной ракеты "ГИРД-09", разработанной Ф.А.Цандером, Ю.В.Кондратюком, Н.И.Тихомировым, С.П.Королевым Ракета 09 - ракета на гибридном топливе (первая в СССР ракета на гибридном топливе). Ф.А. Цандер Ю.В.Кондратюк Н.И.Тихомиров С.П.Королев

20 Россия 12 апреля отмечает День космонавтики. В этот день в 1961 году на корабле "Восток" стартовал первый космонавт планеты Юрий Гагарин. Старт был осуществлен с первого стартового комплекса космодрома Байконур. Ракета-носитель "Восток 8К72К" вывела на околоземную орбиту космический корабль "Восток", пилотируемый первым советским космонавтом Юрием Гагариным.

21 Реактивное движение в животном мире Реактивное движение свойственно осьминогам, кальмарам, каракатицам, медузам – все они, без исключения, используют для плавания реакцию (отдачу) выбрасываемой струи воды. Именно это дало повод назвать кальмаров биологическими ракетами. Инженеры уже создали двигатель, подобный двигателю кальмара. Его называют водометом. В нем вода засасывается в камеру. А затем выбрасывается из нее через сопло; судно движется в сторону, противоположную направлению выброса струи. Вода засасывается при помощи обычного бензинового или дизельного двигателя.

22 Каракатица, как и большинство головоногих моллюсков, движется в воде следующим способом. Она забирает воду в жаберную полость через боковую щель и особую воронку впереди тела, а затем энергично выбрасывает струю воды через воронку. Каракатица направляет трубку воронки в бок или назад и стремительно выдавливая из неё воду, может двигаться в разные стороны. Реактивное движение в животном мире

23 1. Что такое реактивное движение? Приведите примеры реактивного движения. 2. В чем состоит принцип действия ракеты? 3. Как устроена ракета? 4. Как связаны скорость ракеты и скорость выбрасываемого ракетой газа? 5. Для чего ракеты делают многоступенчатыми? 6. Где используется реактивное движение? 7. Кто первым предложил использовать ракеты для полета в космос? 8. Где и когда был запущен первый искусственный спутник Земли? Кто был руководителем этой космической программы? Кто стал первым космонавтом? ? ВОПРОСЫ И ЗАДАНИЯ ДЛЯ САМОПРОВЕРКИ

24 Выведенная формула справедлива только для случая мгновенного сгорания топлива. Такого быть не может, так как мгновенное сгорание - взрыв. На практике масса топлива уменьшается постепенно, поэтому для точного расчета используют более сложные формулы. В каких случаях справедлива эта формула? ? ВОПРОСЫ И ЗАДАНИЯ ДЛЯ САМОПРОВЕРКИ От чего зависит скорость движения? Максимально достижимая скорость зависит в первую очередь от скорости истечения газов из сопла, которая в свою очередь зависит прежде всего от вида топлива и температуры газовой струи. Чем выше температура, тем больше скорость. Значит, для ракеты нужно подбирать самое калорийное топливо, дающее наибольшее количество теплоты. Отношение массы топлива к массе ракеты в конце работы двигателя (т.е. по существу к весу пустой ракеты) называется числом Циолковского. Основной вывод состоит в том, что в безвоздушном пространстве ракета разовьёт тем большую скорость, чем больше скорость истечения газов и чем больше число Циолковского. m I o = - m I г v I г / v I o

25 Задача 1. Какую скорость приобретает ракета, если масса мгновенно выброшенных газов составляет 0,3 массы ракеты, а их скорость 2 км/с. Задача 2. Определить скорость ракеты, если выход газов происходит со скоростью 300 м/c. До взлета масса ракеты с горючим равна 600 г, а горючего г. ? ВОПРОСЫ И ЗАДАНИЯ ДЛЯ САМОПРОВЕРКИ

26 Тест 1. Чему равно произведение массы ракеты m на ускорение её движения a по определению? А. Импульсу. Б. Силе. С. Энергии. Д. Скорости. 2. Чему равен импульс ракеты и горючего до начала работы двигателей? А. 2mv. Б. -2mv. В. Mv. Д Какой великий русский учёный смог доказать, что только ракета, т.е. аппарат с реактивным двигателем, использующим горючее и окислитель, находящиеся на самом аппарате, может преодолеть силу тяжести? А. Королев. Б. Циалковский. В. Кибальчич. Д.Гагарин. 4. От чего зависит скорость ракеты? А. Массы ракеты. Б. Массы газов. В. От силы притяжения к Земле. Д. Массы ракеты и массы газов. ? ВОПРОСЫ И ЗАДАНИЯ ДЛЯ САМОПРОВЕРКИ

27