В ракете общей массой 600 г содержится 350 г топлива. На какую высоту поднимется ракета, если выход газов произойдет со скоростью 300 м/с мгновенно?
Физика11 классЗаконы движения и ракетыфизика11 классракетамассатопливовысота подъемаскорость газовфизические законымеханикаракета в физикезадачи по физикекинетическая энергиязакон сохранения импульса
Для решения этой задачи мы будем использовать закон сохранения импульса и уравнение для определения высоты подъема ракеты. Давайте разберем шаги решения по порядку.
Шаг 1: Определение начальных данныхПосле того, как топливо сгорит, масса ракеты уменьшится. Мы можем вычислить массу ракеты без топлива:
По закону сохранения импульса, импульс, полученный ракетой от выброса газов, равен импульсу, который ракета получает в ответ. Импульс можно выразить через массу и скорость:
Согласно закону сохранения импульса:
Где v_r - скорость ракеты после выброса газов. Теперь мы можем найти v_r:
Теперь, когда мы знаем скорость ракеты, можем использовать уравнение движения для определения высоты подъема. При отсутствии сопротивления воздуха ракета поднимется на максимальную высоту, пока ее скорость не станет равной нулю. Мы можем использовать уравнение:
где g - ускорение свободного падения (приблизительно 9.81 м/с²).
Таким образом, ракета поднимется на высоту примерно 8840.8 метров.