Ракета масса которой вместе с топливом 250 г взлетает вертикально вверх и достигает максимальной высоты через 6 с . Определите скорость истечения газов из ракеты , считая что сгорание топлива происходит мгновенно . Масса топлива 50 г
Для решения этой задачи воспользуемся законом сохранения импульса.
Пусть скорость истечения газов из ракеты равна V, тогда скорость ракеты после истечения газов будет равна -V (противоположно направлению истечения). После истечения газов общая масса ракеты и топлива уменьшится на массу истекших газов.
Из закона сохранения импульса получаем:
m1 v1 + m2 v2 = (m1 + m2) * V,
где m1 = масса ракеты (200 г), v1 = скорость ракеты до истечения газов, m2 = масса топлива (50 г), v2 = скорость истечения газов (нам неизвестна), V = скорость ракеты после истечения газов.
Найдем скорость ракеты до истечения газов, для этого воспользуемся формулой для нахождения максимальной высоты ракеты:
H = v1 t - 0.5 g * t^2,
где H - максимальная высота, t = 6 секунд, g - ускорение свободного падения.
Подставляем известные значения: H = 0 (т.к. ракета достигает максимальной высоты), t = 6 с, g = 9.8 м/с^2.
Для решения этой задачи воспользуемся законом сохранения импульса.
Пусть скорость истечения газов из ракеты равна V, тогда скорость ракеты после истечения газов будет равна -V (противоположно направлению истечения). После истечения газов общая масса ракеты и топлива уменьшится на массу истекших газов.
Из закона сохранения импульса получаем:
m1 v1 + m2 v2 = (m1 + m2) * V,
где
m1 = масса ракеты (200 г),
v1 = скорость ракеты до истечения газов,
m2 = масса топлива (50 г),
v2 = скорость истечения газов (нам неизвестна),
V = скорость ракеты после истечения газов.
Найдем скорость ракеты до истечения газов, для этого воспользуемся формулой для нахождения максимальной высоты ракеты:
H = v1 t - 0.5 g * t^2,
где H - максимальная высота, t = 6 секунд, g - ускорение свободного падения.
Подставляем известные значения: H = 0 (т.к. ракета достигает максимальной высоты), t = 6 с, g = 9.8 м/с^2.
Получаем: v1 6 - 0.5 9.8 6^2 = 0,
v1 = (29.4 6) / 6 = 29.4 м/с.
Теперь подставляем все известные значения в уравнение сохранения импульса:
200 г 29.4 м/с + 50 г v2 = 250 г * V,
5880 + 50v2 = 250V.
Теперь учитывая, что V = -V - v2, можем записать:
5880 + 50v2 = 250(-v2 - v2),
5880 + 50v2 = -500v2,
550v2 = -5880,
v2 = -10.7 м/с.
Таким образом, скорость истечения газов из ракеты примерно равна 10.7 м/с.