Модель ракеты стартует вертикально вверх с уровня земли, выбросив порцию газа массой 200 г со скоростью 100 м/с относительно земли, и поднимается до высоты 80 м. Примите, что сопротивлением воздуха можно пренебречь. а) Чему равен по модулю импульс выброшенного газа относительно земли? б) Какую скорость приобрела ракета относительно земли сразу после выброса газа? в) Чему равна масса ракеты без топлива?
от

1 Ответ

Дано:
масса газа m = 200 г = 0,2 кг
скорость выброса газа v = 100 м/с
высота подъема h = 80 м

а) Найдем импульс выброшенного газа относительно земли:
Импульс = м * v = 0,2 кг * 100 м/с = 20 кг*м/с

Ответ: Импульс выброшенного газа равен 20 кг*м/с.

б) Найдем скорость ракеты относительно земли сразу после выброса газа. По закону сохранения импульса:
m_газа * v_газа = m_ракеты * v_ракеты
где m_газа - масса выброшенного газа, v_газа - скорость выброса газа, m_ракеты - масса ракеты без топлива, v_ракеты - скорость ракеты.

m_ракеты * v_ракеты = m_ракеты * (v_газа + Δv) = (m_ракеты + m_газа) * v  (по закону сохранения импульса)

m_ракеты * Δv = m_газа * v_газа
Δv = m_газа * v_газа / m_ракеты
Δv = 0,2 кг * 100 м/с / m_ракеты

После выброса газа скорость ракеты увеличивается на Δv.

Ответ: Скорость ракеты относительно земли сразу после выброса газа равна 100 м/с.

в) Найдем массу ракеты без топлива. Используем уравнение выше:
Δv = 0,2 кг * 100 м/с / m_ракеты
m_ракеты = 0,2 кг * 100 м/с / Δv
m_ракеты = 20 кг / Δv
m_ракеты = 20 кг / 100 м/с
m_ракеты = 0,2 кг

Ответ: Масса ракеты без топлива равна 0,2 кг.
от