|
|
|
|
|
Глава 1. Законы механики
Реактивное движение2. Типичным примером реактивного движения является движение ракет. На рисунке 63 приведена схема ракеты. В головной части ракеты находится рабочий отсек, в котором располагается полезный груз. Большую часть ракеты занимают баки с горючим и окислителем. Топливо подаётся в камеру сгорания, где происходит химическая реакция. Газ, который при этом образуется, имеет высокую температуру и большое давление. Он вырывается наружу с очень большой скоростью через специальный канал — сопло.
Если пренебречь силой притяжения ракеты к Земле, которая много меньше, чем внутренние силы, возникающие при выбросе газа, то можно считать ракету и газ замкнутой системой. Поскольку до старта суммарный импульс ракеты и топлива равен нулю, то по закону сохранения импульса нулю должен быть равен суммарный импульс ракеты и выбрасываемого из неё газа. Следовательно, импульс ракеты и импульс выбрасываемого газа равны по модулю и направлены в противоположные стороны. Пусть масса газа mг, скорость истечения газа υг, масса ракеты mр, скорость ракеты υp. Тогда mгυг - mpυp = 0, или mгυг = mpυp, откуда
Полученная формула позволяет рассчитать скорость ракеты, если известны масса ракеты и газов, а также скорость истечения газов. 3. Записывая формулу для скорости ракеты, мы считали, что весь газ выбрасывается из ракеты мгновенно. На самом деле газ вытекает постепенно, порциями. Это означает, что топливо какое-то время находится в ракете. Если учесть силу тяжести и силу сопротивления воздуха, действующие на ракету, то отношение массы топлива к массе ракеты будет значительно больше, чем получено из закона сохранения импульса. Расчёты показывают, что для достижения ракетой скорости, равной первой космической, масса топлива должна быть в 55 раз больше массы ракеты при скорости истечения газов 2000 м/с. Поскольку большую часть ракеты занимают баки с топливом, то по мере его выгорания баки становятся ненужным балластом, увеличивая общую массу ракеты, для сообщения им ускорения нужно расходовать топливо дополнительно. Для уменьшения массы ракеты и увеличения скорости движения ракеты делают многоступенчатыми. По мере выгорания топлива, находящегося в каждой ступени, эти ступени последовательно отделяются, и полёт продолжает оставшаяся часть ракеты.
|
|
|