Ракета стартует с поверхности Земли вертикально вверх, причем силу тяги уменьшают таким образом, что ее ускорение остается постоянным и равным 10 м/с2. К тому моменту, когда скорость ракеты достигла 8 км/с, ее масса уменьшилась на 10%. На сколько процентов надо к этому моменту уменьшить силу тяги? Радиус Земли 6400 км, g = 10 м/с2
Для решения данной задачи воспользуемся вторым законом Ньютона:
F = ma,
где F - сила тяги, m - масса ракеты, a - ускорение ракеты.
Дано, что ускорение ракеты (a) постоянно и равно 10 м/с^2, скорость ракеты (V) равна 8 км/с, масса ракеты уменьшилась на 10%.
Поскольку ускорение постоянно, то можем записать:
a = dV/dt,
где dV - изменение скорости, dt - изменение времени.
Изменение скорости можно записать как:
dV = V - V0,
где V0 - начальная скорость.
Известно также, что изменение массы пропорционально силе тяги:
dm = -kF,
где dm - изменение массы, F - сила тяги, k - коэффициент пропорциональности.
Далее, можем записать уравнение для массы ракеты:
m(t) = m0 - kt,
где m0 - начальная масса ракеты, t - время.
Из условия задачи у нас есть начальная масса ракеты m0, ускорение a и конечная скорость V. Для нахождения k сначала найдем зависимость массы от времени:
Для решения данной задачи воспользуемся вторым законом Ньютона:
F = ma,
где F - сила тяги, m - масса ракеты, a - ускорение ракеты.
Дано, что ускорение ракеты (a) постоянно и равно 10 м/с^2, скорость ракеты (V) равна 8 км/с, масса ракеты уменьшилась на 10%.
Поскольку ускорение постоянно, то можем записать:
a = dV/dt,
где dV - изменение скорости, dt - изменение времени.
Изменение скорости можно записать как:
dV = V - V0,
где V0 - начальная скорость.
Известно также, что изменение массы пропорционально силе тяги:
dm = -kF,
где dm - изменение массы, F - сила тяги, k - коэффициент пропорциональности.
Далее, можем записать уравнение для массы ракеты:
m(t) = m0 - kt,
где m0 - начальная масса ракеты, t - время.
Из условия задачи у нас есть начальная масса ракеты m0, ускорение a и конечная скорость V. Для нахождения k сначала найдем зависимость массы от времени:
m(t) = m0 - kt = m0 - k(V - V0)/a = m0 - k(V - 0)/a = m0 - kV/a.
Подставим данное выражение в уравнение изменения массы:
dm = -kF,
(m0 - kV/a)' = -kF.
Нам дано, что F = ma = m0a - kVa/a, поэтому
(m0 - kV/a)' = -k(m0a - kVa/a).
Далее, нужно найти производную m(t) по времени t:
(m0 - kV/a)' = -k(m0 - kV/a),
kV'/a = -kV/a,
V' = -V,
V' = dV/dt = -V0,
V' = -8 км/c,
V0 = 8 км/c,
k = 20%.
Ответ: силу тяги надо уменьшить на 20% после того, как скорость ракеты достигнет 8 км/с.