4. Импульс тела. Закон сохранения импульса. Реактивное движение в природе и технике.

Импульсом тела называют векторную физическую величину, являющуюся количественной характеристикой поступательного движения тел. Импульс обозначается р. Импульс тела равен произведению массы тела на его скорость: р = mv. Направление вектора импульса р совпадает с направлением вектора скорости тела 0. Единица измерения импульса — кг • м/с. Для импульса системы тел выполняется закон сохранения, который справедлив только для замкнутых физических систем.

m ₁ v₁ + m₂v₂ = m₁"v₁" + m₂"v₂" , где m₁ и m₂ — массы тел, а v₁ и v₂ — скорости до взаимодействия, v₁" и v₂" — скорости после взаимодействия

Закон сохранения импульса гласит: геометрическая сумма импульсов до взаимодействия равна геометрической сумме импульсов после взаимодействия

Кроме того, если время взаимодействия мало (выстрел, взрыв, удар), то за это время даже в случае незамкнутой системы внешние силы незначительно изменяют импульсы взаимодействующих тел. Поэтому для практических расчетов в этом случае тоже можно применять закон сохранения импульса.

Большая заслуга в развитии теории реактивного движения принадлежит Константину Эдуардовичу Циолковскому. Он разработал теорию полета тела переменной массы (ракеты) 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 (реактивные двигатели работают друг за другом).

К. Э. Циолковский строго научно доказал возможность полета в космос с помощью ракет с жидкостным реактивным двигателем, предложил специальные траектории посадки космических аппаратов на Землю, выдвинул идею создания межпланетных орбитальных станций и подробно рассмотрел условия жизни и жизнеобеспечения на них. Технические идеи Циолковского находят применение при создании современной ракетно-космической техники. Движение с помощью реактивной струи по закону сохранения импульса лежит в основе гидрореактивного двигателя. В основе движения многих морских моллюсков (осьминогов, медуз, кальмаров, каракатиц) также лежит реактивный принцип.

Сергей Павлович Королев – продолжатель идей Циолковского, воплотил мечту человечества – полет в космос.

Юрий Алексеевич Гагарин- первый космонавт. 12 апреля 1961 года – первый полет.

Сейчас без спутников мы не представляем телевидения, навигацию судов. Спутники помогают метеорологам предсказывать погоду, ведут активную научную работу.

28 мая 2008 года примарсился космический американский аппарат ФЕНИКС. До этого уже 6 аппаратов побывало на Марсе. В том числе в составе наших экспедиций Викинг-1 и Викинг-2

Билет 5

5. Закон всемирного тяготения. Сила тяжести. Невесомость

Силу, с которой тело притягивается к Земле под действием поля тяготения Земли, называют силой тяжести. По закону всемирного тяготения на поверхности Земли (или вблизи этой поверхности) на тело массой m действует сила тяжести

F_т=G M m / R²  , где М - масса Земли; R - радиус Земли, G- гравитационная постоянная.

Если на тело действует только сила тяжести, а все другие силы взаимно уравновешены, тело совершает свободное падение.  Измерения, проведенные на разных широтах, показали, что числовые значения ускорения свободного падения мало отличаются друг от друга, ускорение свободного падения в любом месте Земли одинаково и равно 9,8 м/с².

Из формулы следует, что ускорение свободного падения не зависит от массы m падающего тела, т.е. для всех тел в данном месте Земли оно одинаково. Из формулы следует, что F_т = mg.

Сила тяжести действует на все тела, находящиеся в поле тяготения Земли, однако не все тела падают на Землю. Это объясняется тем, что движению многих тел препятствуют другие тела, например опоры, нити подвеса

Силу, в которой вследствие притяжения к Земле тело действует на свою опору или подвес, называют весом тела. В отличие от силы тяжести, являющейся гравитационной силой, приложенной к телу, вес - это упругая сила, приложенная к опоре или подвесу (т. е. к связи).

Наблюдения показывают, что вес тела Р, определяемый на пружинных весах, равен действующей на тело силе тяжести F_т только в том случае, если весы с телом относительно Земли покоятся или движутся равномерно и прямолинейно; В этом случае Р = Fт = m g

Невесомость – это явление исчезновения веса при движении опоры или подвеса с ускорением свободного падения, т.е. а = g.

Довольно часто исчезновение веса путают с исчезновением гравитационного притяжения. Это не так. В качестве примера можно привести ситуацию на Международной космической станции (МКС). На высоте 350 километров (высота нахождения станции) ускорение свободного падения имеет значение 8,8 м/с2, что всего лишь на 10% меньше, чем на поверхности Земли. Состояние невесомости на МКС возникает за счёт движения по круговой орбите с первой космической скоростью.

Тело, помещённое в закрытый контейнер, при экспериментах со свободным падением (например, сбрасываемое с высокой башни) испытывает состояние невесомости. Это происходит потому, что ускорение контейнера, заключённого внутри него воздуха, и всех частей самого тела, вызываемое воздействием силы тяжести — одинаково, реакция опоры ,(в случае свободного падения тела вне контейнера это не совсем так, кроме силы тяжести на него действует ещё и реакция внешней среды — сила сопротивления воздуха).

Билет 6