Реактивное движение

Разделы: Физика

Цели урока:

  • познакомиться с особенностями и характеристиками реактивного движения, историей его развития;
  • изложить материал для расширения кругозора учащихся;
  • продолжить патриотическое воспитание на уроках физики;
  • вырабатывать работоспособность, внимание.

Ход урока

1. Проверка домашнего задания.

1.1. Тема реактивного движения основана на глубоком понимании закона сохранения импульса, поэтому мы с вами, ребята, повторим весь материал, изученный по данной теме. Проведём с вами краткий опрос.

Слайд № 2. Вопросы по повторению изученного материала.

  • Всегда ли удобно пользоваться законами Ньютона для описания взаимодействия тел?
  • Что такое импульс?
  • Куда направлен вектор импульса?
  • Сформулируйте закон сохранения импульса тела.
  • Кто открыл закон сохранения импульса?
  • Как проявляется закон сохранения импульса при столкновении тел?

1.2. Слайд № 3. Давайте решим задачу. Задачу выполняет у доски – один человек, остальные - в тетради. Снаряд массой 20 кг, летящий горизонтально со скоростью 500 м/с, попадает в неподвижную платформу с песком массой 10 т и застревает в песке. С какой скоростью стала двигаться платформа?

Дано: СИ: Решение:
V1 = 500 м/с m1 v1 + m2 v2 = (m1 + m2) v
V2 = 0 м/с v = m1 v1 + m2 v2 / (m1 + m2)
m2 = 10 т 104 кг v = 500 м/c • 20 кг / (10000 + 20) кг
m1 = 20 кг v = 0, 99 м/с.
V - ?

Ответ: V = 0,99 м/с.

2. Новый материал.

Сразу давайте дадим определение реактивного движения как одного из видов механического движения.

Слайд № 4. Определение реактивного движение и его примеры в фауне.

Реактивное движение – движение, которое возникает как результат отделения от тела какой-либо части, либо как результат присоединения к телу другой части.

На данном принципе работают реактивные самолеты и ракеты. Сила тяги обеспечивается реактивной тягой струи раскаленных газов.

Каракатицы, осьминоги при движении в воде также используют реактивный принцип перемещения. Набирая в себя воду, они, выталкивая её, приобретают скорость, направленную в строну, противоположную направлению выброса воды.

Простейшим примером реактивного движения является подъем воздушного шарика при выходе из него воздуха. Давайте с помощью помощника посмотрим на этот опыт. (Демонстрируется движение надутого воздушного шарика при развязывании нити, стягивающей его отверстие).

Итак:

  • За счет чего возникает такое движение?
  • Почему взлетает шарик вверх?

То же самое происходит при движении ракеты. Давайте выведем формулу для расчета скорости при взлете ракеты

Слайд № 5. Вывод формулы скорости ракеты при взлете.

Согласно третьему закону Ньютона:

1 = - 2,

где 1 – сила, с которой ракета действует на раскаленные газы, а 2 – сила, с которой газы отталкивают от себя ракету.

Модули этих сил равны: F1 = F2.

Именно сила F2 является реактивной силой. Рассчитаем скорость, которую может приобрести ракета.

Если импульс выброшенных газов равен vг•mг, а импульс ракеты vр•mр, то по закону сохранения импульса, получаем:

vг•mг = vр•mр,

Откуда скорость ракеты:

.

Таким образом, скорость ракеты тем больше, чем больше скорость истечения газов, и чем больше отношение масс.

Ясно, что выведенная формула справедлива только для случаев мгновенного сгорания топлива. Такого быть не может, так как мгновенное сгорание – это взрыв. На практике масса топлива уменьшается постепенно, поэтому для точного расчета используют более сложные формулы.

В заключении следует сказать, что современные технологии производства ракетоносителей не могут превысить скорости в 8-12 км/с. Для третьей космической скорости (26, 4 км/с) необходимо, чтобы масса топлива превосходила массу оболочки носителя почти в 55 раз. Что на практике реализовать нереально. Следовательно, нужно искать другие способы построения ракетоносителей. Возможно, и другие виды силовых двигателей.

Конечно, на сегодняшнем уроке мы не можем обойти историю космонавтики.

Слайд № 6. К.Э. Циолковский. Русский и советский инженер и школьный учитель, философ, изобретатель. Его считают “отцом космонавтики”. Первым предложил использование многоступенчатых ракет на жидком топливе, доказал возможность полетов в космос.

Слайд № 7. Первый искусственный спутник Земли. Белка. Первый искусственный спутник Земли был выведен на околоземную орбиту Советским Союзом 4 октября 1957 года с космодрома Байконур. Он сделал виток вокруг нашей планеты за 96 минут.

Собака Белка – одно из первых существ, благополучно вернувшихся на орбиту со своей Стрелкой 19 августа 1960 года.

Слайд № 8. Ю.А. Гагарин, С.П.Королев. Советский ученый и конструктор, руководитель проектов космических кораблей “Восток”, “Восход” и многих других ракет и спутников.

Первый космонавт планеты, совершивший облет Земли по замкнутой орбите за 108 минут на корабле “Восток”. Именем Гагарина названа военно – воздушная академия в г. Монино московской области и кратер на обратной стороне Луны.

Слайд № 9. Человек на Луне. Участники трех экспедиций программы “Аполлон” проехали по Луне около 90 км, передвигаясь на специальном лунном вездеходе.

Символический след подошвы астронавта на лунном грунте – свидетельство того, что нога человека ступила на Луну.

Слайд № 10. Экипаж “Аполлона 11”. Нил Армстронг, Майкл Коллинз, Эдвин Олдрин 16 июля 1969 г. отправились в исторический полёт на Луну. 20 июля Нил Армстронг и Эдвин Олдрин совершили посадку на дно Моря Спокойствия

Слайд № 11. Советская станция “Мир”. Станция была выведена на орбиту в 1986 г., в 1997 г. проводился ремонт устаревшего оборудования, в 2001 г она была сведена с орбиты и затоплена в Тихом океане.

3. Слайд № 12.Вопросы для закрепления.

  • Какое движение называют реактивным?
  • Верно ли утверждение. Что для осуществления реактивного движения не требуется взаимодействия с окружающей средой?
  • На каком законе основано реактивное движение?
  • От чего зависит скорость ракеты?
  • Когда и где был запущен первый искусственный спутник Земли?

4. Слайд № 13.Домашнее задание

1. Выучить § 23.

2. Решить задачи упр. 22 (1,2)

3. Проделать опыт из упр. 22 (4)

Презентация