ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Законы движения тел с переменной массой из "Механика Изд.3 " Есть такие явления, в которых при движении тел их масса изменяется. Тело при движении теряет какую-то долю своей массы, от него отделяются частицы вещества, составляющие это тело, или, наоборот, к нему прибавляются новые частицы, например движение автомобиля, поливающего улицы водой движение поезда, с которого разбрасывают вдоль пути песок (балласт) погрузка и выгрузка платформы на ходу движение ракеты, выбрасывающей струю газов, которые образуются при сгорании топлива или пороха, и т. д. Закономерности этих явлений мы и рассмотрим здесь. [c.102] Во всех этих случаях во время движения может изменяться не только скорость, но и масса движущегося тела. Общие законы механики движения в этом случае были исследованы И. В. Мещерским и К. Э. Циолковским последний применил их для разработки технического проекта реактивного космического корабля. [c.102] Рассмотрим движение автомобиля, разбрасывающего воду для поливки улицы (рнс. 69). Пусть струя воды имеет относительно автомобиля постоянную скорость с, совпадающую по направлению со скоростью автомобиля V относительно дороги. Сила, действующая на автомобиль вследствие сцепления колеса с полотном дороги при работе мотора, равна И и направлена вперед. Сила Р — внешняя сила по отношению к автомобилю, она приложена со стороны Земли, Расход воды будет постоянным во времени, если скорость истечения с и площадь сечения сопла, из которого выбрасывается вода, остаются неизменными. [c.103] Примеидм к системе тел (автомобиль и выбрасываемая вода) закон изменения количества движения, который гласит, что изменение количества движения равно импульсу внешних сил ). [c.103] В данном примере все векторы направле5Ш1 по одной прямой. Проектируя их на эту прямую, можно воспользоваться скалярной записью. [c.103] Реактивная сила направлена противоположно скорости, с которой выбрасываемые частицы покидают тело. [c.106] Например, при движении реактивного снаряда у поверхности Земли (рис. 71) внешняя сила Р будет слагаться из силы притяжения Земли О и силы сопротивления воздуха X, а ускорение снаряда будет зависеть еще и от величины и направления реактивной силы -—(хс. Изменяя во время движения величину и направление реактивной силы относительно снаряда, можно управлять его полетом. [c.106] В воздушно-реактивном двигателе нет компрессора и турбины. Он представляет собой трубу переменного сечения, где сжигается топливо в воздухе, который засасывается и сжимается вследствие движения самолета (рис. 73). Воздушно-реактивный двигатель может дать силу тяги только при движении самолета, в то время как турбореактивный, засасывая воздух компрессором, дает силу тяги и при стоянке самолета. [c.107] Движение самолета с таким двигателем приближенно можно считать движением тела с постоянной массой, если пренебречь выгоранием топлива. Из последнею выражения видно для получения силы тяги необходимо, чтобы скорость с, скорость вылетающих частиц, была бы больше скорости полета V. Для увеличения силы тяги двигателя необходимо увеличивать и скорость вылетающих газов, и расход воздуха через двигатель. Какие бы сложные процессы ни происходили в двигателе забор воздуха, работа компрессора, сгорание топлива, работа газовой турбины и т. д., для определения сплы тяги необходимо знать только две величины (Хв н скорость с. [c.107] Все изложенное относится к любому реактивному двигателю на воде, где вместо воздуха засасывают и выбрасывают воду. [c.108] Это И есть формула Циолковского. График последней показан на рис. 74. Если массе М требуется сообщить скорость V, то начальная масса ракеты должна быть равна при начальной скорости у , которая, в частности, может быть равной пулю. С увеличением расчетной скорости V начальная масса ТИ,, экспоненциально возрастает. При V — отношение М М получается очень большим. Это и создает основные технические трудности при построении космических ракет, достигающих скорости порядка 10 км/с. Увеличение скорости выходящих газов позволяет значительно уменьшить начальную массу и тем самым облегчает задачу конструкторов. [c.109] При движении ракеты в плотных слоях атмосферы необходимо преодолеть силы сопротивления воздуха, и поэтому начальная масса ракеты должна быть еще больше рассчитанной выше однако если ракета проходит плотные слои атмосферы при небольшой скорости, где силы сопротивления относительно невелики, то соответствующее увеличение массы мало. [c.109] Вернуться к основной статье