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?

Физика 11 класс Законы движения и ракеты физика 11 класс ракета масса топливо высота подъема скорость газов физические законы механика ракета в физике задачи по физике кинетическая энергия закон сохранения импульса Новый

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 данных

• Масса ракеты (m) = 600 г = 0.6 кг
• Масса топлива (m_t) = 350 г = 0.35 кг
• Скорость выхода газов (v_e) = 300 м/с

Шаг 2: Определение массы ракеты после сгорания топлива

После того, как топливо сгорит, масса ракеты уменьшится. Мы можем вычислить массу ракеты без топлива:

• Масса ракеты без топлива (m_r) = m - m_t = 0.6 кг - 0.35 кг = 0.25 кг

Шаг 3: Определение импульса ракеты

По закону сохранения импульса, импульс, полученный ракетой от выброса газов, равен импульсу, который ракета получает в ответ. Импульс можно выразить через массу и скорость:

• Импульс выброса газов = m_t * v_e = 0.35 кг * 300 м/с = 105 кг·м/с

Шаг 4: Определение скорости ракеты после выброса газов

Согласно закону сохранения импульса:

• Импульс ракеты = Импульс выброса газов
• m_r * v_r = 105 кг·м/с

Где v_r - скорость ракеты после выброса газов. Теперь мы можем найти v_r:

• v_r = 105 кг·м/с / 0.25 кг = 420 м/с

Шаг 5: Использование уравнения движения для определения высоты

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:

• h = v_r^2 / (2 * g)

где g - ускорение свободного падения (приблизительно 9.81 м/с²).

• h = (420 м/с)^2 / (2 * 9.81 м/с²) ≈ 8840.8 м

Ответ:

Таким образом, ракета поднимется на высоту примерно 8840.8 метров.