Что называется реактивной силой

Какое движение называется реактивным?

Под реактивным движением понимают движение тела, возникающее при отделении некоторой его части с определенной скоростью относительно тела, например при истечении продуктов сгорания из сопла реактивного летательного аппарата. При этом появляется так называемая реактивная сила, сообщающая телу ускорение.

Наблюдать реактивное движение очень просто. Надуйте детский резиновый шарик и отпустите его. Шарик стремительно взовьется вверх (рис. 5.4). Движение, правда, будет кратковременным. Реактивная сила действует лишь до тех пор, пока продолжается истечение воздуха.

Главная особенность реактивной силы состоит в том, что она возникает без какого-либо взаимодействия с внешними телами. Происходит лишь взаимодействие между ракетой и вытекающей из нее струей вещества.

Сила же, сообщающая ускорение автомобилю или пешеходу на земле, пароходу на воде или винтовому самолету в воздухе, возникает только за счет взаимодействия этих тел с землей, водой или воздухом.

При истечении продуктов сгорания топлива они за счет давления в камере сгорания приобретают некоторую скорость относительно ракеты и, следовательно, некоторый импульс. Поэтому в соответствии с законом сохранения импульса сама ракета получает такой же по модулю импульс, но направленный в противоположную сторону.

Масса ракеты с течением времени убывает. Ракета в полете является телом переменной массы. Для расчета ее движения удобно применить закон сохранения импульса.

Уравнение Мещерского

Выведем уравнение движения ракеты и найдем выражение для реактивной силы. Будем считать, что скорость вытекающих из ракеты газов относительно ракеты постоянна и равна . Внешние силы на ракету не действуют: она находится в космическом пространстве вдали от звезд и планет.

Читайте также:  Ad9850 dds signal generator module

Пусть в некоторый момент времени скорость ракеты относительно инерциальной системы, связанной со звездами, равна (рис. 5.5, а), а масса ракеты равна М. Через малый интервал времени Δt масса ракеты станет равной

где μ — расход топлива(1).

За этот лее промежуток времени скорость ракеты изменится на Δ и станет равной 1 = + Δ. Скорость истечения газов относительно выбранной инерциальной системы отсчета равна + (рис. 5.5,б), так как до начала сгорания топливо имело ту же скорость, что и ракета.

Запишем закон сохранения импульса для системы ракета — газ:

Раскрыв скобки, получим:

Слагаемым μΔtΔ можно пренебречь по сравнению с остальными, так как оно содержит произведение двух малых величин (это величина, как говорят, второго порядка малости). После приведения подобных членов будем иметь:

Это одно из уравнений Мещерского(2) для движения тела переменной массы, полученное им в 1897 г.

Если ввести обозначение р = -μ, то уравнение (5.4.1) совпадет по форме записи со вторым законом Ньютона. Однако масса тела М здесь не постоянна, а убывает со временем из-за потери вещества.

Величина р = -μ носит название реактивной силы. Она появляется вследствие истечения газов из ракеты, приложена к ракете и направлена противоположно скорости газов относительно ракеты. Реактивная сила определяется лишь скоростью истечения газов относительно ракеты и расходом топлива. Существенно, что она не зависит от деталей устройства двигателя. Важно лишь, чтобы двигатель обеспечивал истечение газов из ракеты со скоростью при расходе топлива μ. Реактивная сила космических ракет достигает 1000 кН.

Если на ракету действуют внешние силы, то ее движение определяется реактивной силой и суммой внешних сил. В этом случае уравнение (5.4.1) запишется так:

Читайте также:  Как удалить клен с участка

Принцип реактивного движения основан на том, что истекающие из реактивного двигателя газы получают импульс. Такой же по модулю импульс приобретает ракета.

Вопросы для самопроверки

  1. Реактивное движение совершает кальмар (рис. 5.6). Как это ему удается?

Рис. 5.6

  • Может ли парусная лодка приводиться в движение с помощью компрессора, установленного на лодке, если струя воздуха направлена на паруса? Что произойдет, если поток воздуха будет направлен мимо парусов?
  • Будет ли увеличиваться скорость ракеты, если скорость истечения газов относительно ракеты меньше скорости самой ракеты и вытекающие из сопла газы летят вслед за ракетой?
  • (1) Расходом топлива называется отношение массы сгоревшего топлива ко времени его сгорания.

    (2) Мещерский И. В. (1859—1935) — профессор Петербургского политехнического института. Его труды по механике тел переменной массы стали теоретической основой ракетной техники.

  • В книжной версии

    Том 28. Москва, 2015, стр. 279

    Скопировать библиографическую ссылку:

    РЕАКТИ́ВНАЯ СИ́ЛА (ре­ак­тив­ная тя­га), си­ла ре­ак­ции ра­бо­че­го те­ла, от­бра­сы­вае­мо­го но­си­те­лем с не­ко­то­рой от­но­си­тель­ной ско­ро­стью $oldsymbol u$ . Яв­ля­ет­ся си­лой тя­ги ре­ак­тив­но­го дви­га­те­ля . По­ня­тие Р. с. вве­де­но в 1897 И. В. Ме­щер­ским . Ве­ли­чи­на Р. с. оп­ре­де­ля­ет­ся фор­му­лой $$F=ufrac

    ,$$ где $m(t)$ – мас­са но­си­те­ля с ос­тав­шей­ся ча­стью ра­бо­че­го те­ла, $t$ – вре­мя. На­прав­ле­ние Р. с. про­ти­во­по­лож­но на­прав­ле­нию ско­ро­сти $oldsymbol u$ .

    • 5 – 9 классы
    • Физика
    • 5 баллов

    Какую силу называю реактивной?

    • Попроси больше объяснений
    • Следить
    • Отметить нарушение

    LoveЗайкаlove 03.03.2014

    Что ты хочешь узнать?

    Ответ

    Проверено экспертом

    Сила которая возникает как реакция вытекания струи жидкости или газа называют реактивной.

    В основе реактивного движения лежит закон сохранения мпульса

    “>

    Оставьте ответ

    Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *