Механический удар

Удар (соударение) — это столкновение двух или более тел, при котором взаимодействие длит­ся очень короткое время.

Механический удар двух тел характеризуется коэффициентом восстановления (ε): .

Это отношение относительной скорости тел после соударения к относительной скорости до со­ударения. Если ε = 1, удар называется абсолютно упругим (рис. а). Если ε = 0, удар называет­ся абсолютно неупругим (рис. б). В действи­тельности при ударе двух тел 1> ε >0. При ударе свинцовых шаров е близок к 0, т.е. удар близок к абсолютно неупругому. При ударе шаров из сло­новой кости ε ≈ 0,9, т. е. удар близок к абсолютно упругому.

Ц ентральный удар — это удар, при котором те­ла до удара движутся вдоль прямой, проходящей через их центры масс.

При, соударении абсолютно упругих тел сохра­няются их суммарная кинетическая энергия и сум­марный импульс (рис. в).

Абсолютно неупругий удар — столкновение двух тел, в результате которого тела объединяют­ся, двигаясь дальше как единое целое в сторону тела с большим импульсом (рис. г).

Примером практического применения закона сохранения импульса есть реактивное движение, которое возникает в результате выброса части массы тела с некоторой скоростью, в результате чего часть, которая осталась, получает скорость в противоположном направлении, например, воздушный шарик.

Рассмотрим реактивное движение на примере ракеты. Ракета состоит из оболочки 1, отсеков с окислителем 2 и топливом 4, что превращается в газ в камере сгорания и вылетает из сопла 3.

Уравнение движения тела с переменной массой:

Реактивная сила тяги:

где — скорость истечения газов относительно ракеты.

Если противоположно по направлению , то ракета ускоряется, а если совпадает с ,— то тор­мозится.

Формула Циолковского: ,

где т₀ — стартовая масса ракеты, т — конечная масса.

Формула справедлива в классической механи­ке (v<<c, u<<c).

В отличие от других транспортных средств устройство с реактивным двигателем может двигаться в безвоздушном пространстве. Осуществление реактивного движения не нуждается во взаимодействии тела с окружающей средой.

Первым проектом пилотируемой ракеты был проект ракеты с пороховым двигателем украинца М. Кибальчича. Русский ученый К. Э. Циолковский (1857-1935) (внук украинского героя Северина Наливайка) стал основоположником теории космических полетов. Он установил общие основы теории реактивного движения, разработал основные принципы и схемы реактивных летательных аппаратов, довел необходимость использования многоступенчатой ракеты для межпланетных полетов. Идеи Циолковского успешно реализованные в СССР и Украине для строительства искусственных спутников Земли и космических кораблей.

Основоположник практической космонавтики – украинский ученый, академик С. П. Королев (1906-1966). Под его руководством был создан и запущен первый в мире искусственный спутник Земли (4 октября 1957 г.), состоялся первый в истории человечества полет человека в космос. Первым космонавтом Земли 11 апреля 1961 г. стал Ю. А. Гагарин (1934-1968). Это событие стало началом космической эры.

Много работал над проблемами полетов в космос выдающийся украинский ученый Ю. Кондратюк. Он разработал ряд схем космических путешествий, которые использовали американские ученые для полетов своих астронавтов на Луну в 1969 г. В целом, из 25 величайших ученых в области космонавтики 23 имеют украинское происхождение!