Цікавий і важливий випадок практичного використання закону збереження імпульсу - це реактивний рух. Так називають рух тіла, який виникає під час відділення від тіла з певною швидкістю деякої його частини.
Реактивний рух здійснюють, наприклад, ракети. Будь-яка ракета - це система двох тіл. Вона складається з оболонки і пального, що в ній знаходиться. Оболонка має форму труби, один кінець якої закрито, а другий відкрито і забезпечено трубчастою насадкою з отвором особливої форми - реактивним соплом.
Пальне під час запуску ракети спалюється та перетворюється на газ високого тиску і високої температури. Завдяки високому тиску цей газ з великою швидкістю виривається із сопла ракети. Оболонка ракети рухається при цьому в протилежний бік .
Перед стартом ракети її загальний імпульс (оболонки і пального) в системі координат, пов’язаній із Землею, дорівнює нулю, ракета не рухається відносно Землі. У результаті взаємодії газу й оболонки, яка викидає газ, вона набуває певного імпульсу. Вважатимемо, що сила тяжіння практично не впливає на рух, тому оболонку й пальне можна розглядати як замкнуту систему та їх загальний імпульс повинен і після запуску залишитися рівним нулю. Оболонка, у свою чергу, завдяки взаємодії з газом набуває імпульсу, що дорівнює за модулем імпульсу газу, але протилежного за напрямком. Ось чому в рух приходить не тільки газ, але й оболонка ракети. У ній можуть бути розміщені наукові прилади для досліджень, засоби зв’язку. У ракеті може розміщуватися космічний корабель, у якому перебувають космонавти або астронавти.
Закон збереження імпульсу дає змогу визначити швидкість руху ракети (оболонки).Припустимо спочатку, що весь газ, що утворюється під час згоряння пального, викидається з ракети одразу, а не витікає поступово.Позначимо всю масу газу, на який перетворюється пальне в ракеті, через mг, а швидкість газу - через 
г. Масу і швидкість руху оболонки позначимо через mоб і об. Згідно із законом збереження імпульсу сума імпульсів оболонки і газу після запуску повинна бути такою самою, якою була до запуску ракети, тобто повинна дорівнювати нулю. Отже, mг(г)у + mоб(об)у = 0, або mоб
об = mгг (координатну вісь Оу вибрано в напрямку руху оболонки). Звідси визначимо швидкість руху оболонки:
об = 
З формули видно: що більша швидкість витікання газу і що більше відношення маси палива до маси оболонки, то швидкість руху оболонки ракети більша. Тому достатньо велику швидкість оболонка отримає в тому випадку, якщо маса палива набагато більша від маси оболонки. Наприклад, щоб швидкість руху оболонки була за абсолютним значенням у 4 рази більша від швидкості витікання газу, потрібно, щоб маса палива була у стільки само разів більша за масу оболонки, тобто оболонка повинна складати одну п’яту від усієї маси ракети на старті. Адже «корисна» частина ракети - це сама оболонка. Зі створення ракет розпочалося активне освоєння космосу. Український авіаконстуктор Сергій Павлович Корольов і його колеги створили ракету-носій «Восток», і 12 квітня 1962 р. людина вийшла в космічний простір. Це був Юрій Гагарін.Україна входить до складу космічних держав світу завдяки високому рівню науково-технічного і виробничого потенціалу, здійсненню власних космічних проектів, участі в міжнародній космічній діяльності.У березні 1999 р. відбувся перший пуск української ракети-носія «Зеніт-SSL» за міжнародною програмою «Морський старт». Україна разом із США, Росією і Норвегією стала учасницею грандіозного проекту запусків з плавучого космодрому у Світовому океані.У грудні 2004 р. було виведено в космос чергові супутники дистанційного зондування Землі серії «Січ», «Січ-1М» і перший український малогабаритний космічний апарат «МС-1-ТК».За 15 років роботи Національного космічного агентства України
Хронологія досягнень космонавтики
• 1957- перша міжконтинентальна балістична ракета Р-7 "Сімка"
• 04.10.1957- запущений Супутник-1 - перший штучний супутник Землі
• 1957-собака Лайка стає першим землянином в космосі
• 1959- перший космічний апарат пройшов на відстані 6000 км від Місяця і вийшов на геліоцентричну орбіту, АМС " Місяць-1 "
• 1959- перше досягнення поверхні Місяця. АМС " Луна-2 "доставила на Місяць вимпел СРСР
• 1959- перше фотографування зворотного боку Місяця здійснено станцією " Місяць-3 ". Перший гравітаційний маневр
• 1960-Білка і Стрілка стають першими космонавтами, що повернулися живими після орбітального польоту на кораблі " Супутник-5 "
• 1961- перший запуск космічного апарату з навколоземної орбіти до іншої планети у бік Венери, АМС " Венера-1 "
• 12.04.1961- перший у світі політ людини в космос, Юрій Гагарін на кораблі Схід-1
• 1961- людина вперше провів в космосі більше доби, Герман Титов на кораблі Восток-2
• 1962- перший у світі груповий космічний політ на кораблях Восток-3 і Восток-4
• 16.06.1963- перша жінка в космосі, Валентина Терешкова на кораблі Восток-5
• 1964- перший у світі багатомісний космічний корабель, Схід-1
• 1965- перший у світі вихід людини у відкритий космос, Олексій Леонов на кораблі Восход-2
• 1966- перша в світі м'яка посадка на поверхню Місяця. Перші знімки з поверхні Місяця, АМС " Місяць-9 "
• 1966- вперше досягнута поверхню планети Венера, АМС " Венера-3 "
• 1966- перший штучний супутник Місяця, АМС " Луна-10 "
• 1967- перша стиковка двох безпілотних космічних апаратів " Космос-186 "та" Космос-188 "
• 1968- перше повернення космічного апарату на Землю після обльоту Місяця. На борту корабля "Зонд-5" перебували живі істоти: черепахи, плодові мухи, черв'яки, рослини, насіння, бактерії
• 1969- перша стикування двох пілотованих космічних кораблів, Союз-4 і Союз-5
• 1969-Аполлон-11 : висадка людей на Місяці
• 1970- вперше автоматична станція доставила на Землю зразки місячного грунту, АМС " Місяць-16 "
• 1970- перший напівавтоматичний самохідний апарат керований із Землі доставлено на Місяць, Місяцехід-1
• 1970- перша в світі м'яка посадка на поверхню іншої планети. АМС " Венера-7 "справила посадку на Венеру
• 1971- перша в світі орбітальна пілотована космічна станція, " Салют-1 "
• 1971- вперше досягнута поверхню Марса, АМС " Марс-2 "
• 1971- перша м'яка посадка на поверхню Марса, АМС " Марс-3 "
• 1973- апарат Піонер-10 вперше перетнув пояс астероїдів
• 1975- перший штучний супутник Венери, АМС " Венера-9 "
• 1975- перші в світі знімки з поверхні Венери, АМС " Венера-9 "і"Венера-10 "
• 1983- апарат Піонер-10 вперше покинув межі Сонячної системи
• 1984- перша жінка у відкритому космосі, Світлана Савицька на станції Салют-7
• 1986- перша багатомодульна довготривала орбітальна станція, ДОС " Світ ". Пропрацювала до 2001 року
• 1986- перші аеростатні зонди в атмосфері Венери, АМС " Вега-1 "і" Вега-2 "
• 1986- перше зближення з кометою Галлея, отримані перші знімки її ядра, АМС " Вега-1 "і" Вега-2 "
• 1987- перший екіпаж пропрацював в космосі понад один рік, Володимир Тітов та Муса Манаров на станції " Світ "
• 1988- перша автоматична посадка багаторазового транспортного космічного корабля, корабель " Буран "
• 1989- перше зближення з Фобосом - супутником Марса, АМС " Фобос-2 "
• 1997-Mars Pathfinder : апарат досяг планети Марс
• 2003- відкриття Великої Стіни Слоуна; апарат Вояджер-1досяг меж Сонячної системи
• 2004-марсоходиSpirit і Opportunity досягли поверхні планети Марс
• 2005-зонд Гюйгенс досяг поверхні супутника Сатурна Титан.
• 2007- апарат Вояджер-2 досяг меж Сонячної системи
• 2008- апарат Фенікс досяг поверхні Марса
Досягнення України у космічній сфері
-Леонід Каденюк став першим космонавтом з українським паспортом, який побував в космосі. Він здійснив політ на американському шатлі "Колумбія" з 19 листопада по 5 грудня 1997 року у якості спеціаліста з корисного навантаження.
-Україна - одна з небагатьох країн світу, яка має замкнутий цикл ракетобудування, починаючи з ракетного палива, закінчуючи готовими корпусами, ракетами-носіями і космічними апаратами. Левова частка створення космічного устаткування припадає на державні підприємства, які підпорядковуються спеціальному уповноваженому органу - Державному космічному агентству України. У нашій країні виробляється наступне космічне обладнання:
- двигуни, вузли і агрегати РН,
- космічні апарати,
- окремі системи КА,
- ракетно-космічні комплекси,
- ракети-носії.
-За час незалежності українськими ракетами було здійснено 148 пусків. Ракети стартували з космодромів Плесецьк, Байконур, Воллопс, платформи "Морський старт". На орбіту було виведено близько 300 космічних апаратів на замовлення різних країн світу.
-За роки незалежності Україна запустила в космос три супутники для дистанційного зондування Землі власної розробки і виробництва-"Січ-1", "Січ-1М", "Січ-2".
-В Україні були розроблені і вироблені перший ступінь для американської ракети-носія Antares і двигун для європейської ракети-носія Vega.
-Зараз в плани Державного космічного агентства України входить створення супутників "Січ-2-1" і "Січ-2М", "Січ-3-О", "Січ-3-Р", які повинні бути готові до 2018 років відповідно . В процесі розробки знаходиться науково-технічний штучний супутник "Мікросат". Всього до 2022 року Україна планує запустити шість супутників.
Домашнє завдання: опрацювати параграф 37. Підготувати навчальний проєкт (теми на ст.260).
Немає коментарів:
Дописати коментар