§21 ГДЗ Рабочая тетрадь Перышкин 9 класс (Физика)
Заполните пропуски.
а) Если от тела отделяется часть и движется в какую-либо сторону, то тело движется в____сторону, поскольку оно приобретает противоположно направленный _____________. Такое движение называют__
б) Теория космических полётов с использованием ракет была разработана русским учёным ______
Ракета, масса которой без топлива $$400\ \text{г}$$, при сгорании топлива поднимается на высоту $$125\ \text{м}$$. Масса топлива $$50\ \text{г}$$. Определите скорость выхода газов из ракеты, считая, что сгорание топлива происходит мгновенно.
Мальчик, стоящий на льду, бросает горизонтально камень массой $$1\ \text{кг}$$ со скоростью $$6\ \text{м/с}$$. С какой максимальной скоростью после броска камня начнёт двигаться мальчик, если его масса $$50\ \text{кг}$$? В каком направлении будет двигаться мальчик?
Выполните упражнение 21 из учебника (стр. 90).
а) Если от тела отделяется часть и движется в какую-либо сторону, то тело движется в противоположную сторону, поскольку оно приобретает противоположно направленный импульс. Такое движение называют реактивным.
б) Теория космических полётов с использованием ракет была разработана русским учёным К. Э. Циолковским.
При мгновенном сгорании топлива выполняется закон сохранения импульса. До выброса газов система покоилась, значит, её суммарный импульс равен нулю:
$$m_{\text{р}}v_{\text{р}}=m_{\text{г}}v_{\text{г}}$$
где $$m_{\text{р}}=400\ \text{г}=0{,}4\ \text{кг}$$ — масса ракеты без топлива, $$m_{\text{г}}=50\ \text{г}=0{,}05\ \text{кг}$$ — масса топлива, $$v_{\text{р}}$$ — скорость ракеты, $$v_{\text{г}}$$ — скорость газов относительно Земли.
Скорость подъёма ракеты найдём из условия превращения кинетической энергии в потенциальную:
$$\frac{m_{\text{р}}v_{\text{р}}^2}{2}=m_{\text{р}}gh$$
$$v_{\text{р}}=\sqrt{2gh}=\sqrt{2\cdot 10\cdot 125}=50\ \text{м/с}$$
Тогда по закону сохранения импульса:
$$m_{\text{р}}v_{\text{р}}=m_{\text{г}}v_{\text{г}}$$
$$v_{\text{г}}=\frac{m_{\text{р}}v_{\text{р}}}{m_{\text{г}}}=\frac{0{,}4\cdot 50}{0{,}05}=400\ \text{м/с}$$
Ответ: $$400\ \text{м/с}$$.
Выберем направление движения камня за положительное. До броска суммарный импульс системы «мальчик + камень» равен нулю, поэтому после броска:
$$m_{\text{к}}v_{\text{к}}=m_{\text{м}}v_{\text{м}}$$
где $$m_{\text{к}}=1\ \text{кг}$$, $$v_{\text{к}}=6\ \text{м/с}$$, $$m_{\text{м}}=50\ \text{кг}$$.
Тогда скорость мальчика:
$$v_{\text{м}}=\frac{m_{\text{к}}v_{\text{к}}}{m_{\text{м}}}=\frac{1\cdot 6}{50}=0{,}12\ \text{м/с}$$
Мальчик будет двигаться в сторону, противоположную направлению броска камня.
Ответ: $$0{,}12\ \text{м/с}$$, в противоположную сторону.
3. При реактивном движении тело получает импульс в сторону, противоположную направлению выбрасываемой части. Поэтому при выбросе газов ракета движется вперёд, а газы — назад.
4. а) В месте перелома давление воды увеличивается, поэтому скорость струи уменьшается.
б) Реактивная струя изменяет направление движения.
