74806

Закон сохранения импульса. Принцип реактивного движения. Уравнения Мещерского и Циолковского

Доклад

Физика

Таким образом, уравнение движения тела переменной массы имеет следующий вид: (2.13) Уравнение (2.13) называется уравнением И.В. Мещерского. Применим уравнение (2.12) к движению ракеты, на которую не действуют никакие внешние силы.

Русский

2015-01-05

65.5 KB

0 чел.

6. Закон сохранения импульса. Принцип реактивного движения. Уравнения Мещерского и Циолковского.

Рассмотрим механическую систему, состоящую из n тел, масса и скорость которых соответственно равны m1, m2 .....,mn и v1,v2, .....vт. Пусть F - равнодействующая всех приложенных к данному телу внутренних сил, а F - равнодействующая приложенных к данному телу внешних сил. Запишем второй закон Ньютона для каждого из n тел механической системы:d/dt (m1v1) = F1 + F1, d/dt (m2v2) = F2 + F2 ,d/dt (mnvn) = Fn + Fn Cкладывая эти уравнения получим d/dt(m1v1 + m2v2 + ......+mnvn)= F1 + F2 + F2+ F1 +......... Fn+ Fn Но так как геометрическая сумма внутренних сил механической системы по третьему закону Ньютона равна нулю, то d/dt (m1v1+m2v2 +......+mnvn) = F1 + F2 +.......+Fn или dp/dt = F1 + F2 +.......+Fn Таким образом, производная по времени от количества движения механической системы равна геометрической сумме внешних сил, действующих на систему.Рассматривая замкнутую систему, можем записать

F1 + F2 +.......+Fn = 0 .Таким образом, dp/dt = d/dt(m1v1 + m2v2 + ......+mnvn)=0, или dp/dt =  d/dt (mivi)=0, т.е. p =  mivi =const.Это выражение является законом сохранения количества движения: количество движения замкнутой системы сохраняется, т.е.не изменяется с течением времени. Этот закон является фундаментальным законом природы.

Получим уравнение движения тела переменной массы Пусть в момент времени t масса ракеты m, а ее скорость ; тогда по истечении времени dt ее масса уменьшится на dm и станет равной mdm, а скорость увеличится до величины  Изменение импульса системы за время dt будет равно:где  - скорость истечения газов относительно ракеты. Раскрывая скобки в этом выражении, получим:

Если на систему действуют внешние силы, то  т.е.  или  Тогда  или (2.12)где член  называют реактивной силой . Если вектор  противоположен , то ракета ускоряется, а если совпадает с , то тормозится.

Таким образом, уравнение движения тела переменной массы имеет следующий вид: (2.13)Уравнение (2.13) называется уравнением И.В. Мещерского.Применим уравнение (2.12) к движению ракеты, на которую не действуют никакие внешние силы. Тогда, полагая  и считая, что ракета движется прямолинейно (скорость истечения газов постоянна), получим:откудаили

где С – постоянная интегрирования, определяемая из начальных условий. Если в начальный момент времени , а стартовая масса ракеты составляет m0, то .

Следовательно,----- формулой К.Э. Циолковского. Из выражения следуют следующие практические выводы:а)чем больше конечная масса ракеты m, тем больше должна быть стартовая масса m0;б) чем больше скорость истечения газов u, тем больше может быть конечная масса при данной стартовой массе ракеты.Уравнения Мещерского и Циолковского справедливы для случаев, когда скорости  и намного меньше скорости света с.


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

57925. Води суходолу Північної Америки. Основні річкові системи. Великі озера, їх походження 69 KB
  Мета: сформувати в учнів систему знань про внутрішні води Північної Америки розкрити загальні особливості вод суходолу показати їх залежність від рельєфу та клімату нерівномірність розподілу на території материка...
57926. Основы объектно-ориентированного программирования. Создание формы 573.5 KB
  Цель: Сформировать у учащихся представление о среде программирования Visul Studio; освоить основные приемы создания форм получить практические навыки создания формы в среде программирования; формировать у учащихся информационную компетентность.
57927. Клітинний цикл. Мітоз 62.5 KB
  Німецький вчений Рудольф Вірхов стверджував що клітина може виникнути тільки з попередньої клітини в результаті її поділу. Відома його знаменита фраза усяка клітина –з клітини З таким поняттям як поділ клітини ви вже неодноразово зустрічались на уроках біології.
57928. Створення програм з використанням оператора циклу з параметром 140 KB
  Після цього уроку ви зможете: використовувати оператор циклу з параметром для створення програм обчислення суми та добутку скінченої кількості чисел знаходження кількості елементів з певними властивостями; наводити особливості накопичення суми та...
57929. Снежная книга Зимы 214.5 KB
  Цель: обобщить представления детей о зиме, познакомить с новыми рассказами и стихотворениями о зиме; продолжить работу над техникой чтения. Воспитывать любовь к родному слову, бережное отношение к природе.
57930. Цитологія – наука про будову і функції клітини. Історія вивчення клітини. Методи цитологічних досліджень 356 KB
  Мета: сформувати основні положення клітинної теоріїрозширити уявлення про історію вивчення клітини розкрити основні методи цитологічних досліджень; розвивати критичне і логічне мислення удосконалювати творчі здібності вміння...
57931. Зорі. Еволюція зір 340 KB
  І почнемо ми з вами саме з визначення найголовнішого небесного світила – зорі. учні дають визначення зорі Вчені прийшли до висновку що зорі включаючи і наше Сонце мають життєві цикли. Ці стадії різні оскільки зорі складаються з різних елементів і відрізняються розмірами.
57932. Зажурилась зимонька не дарма, молодої силоньки вже нема 62.5 KB
  Мета: познайомити з традиціями святкування Стрітення, прикметами, які з ним пов’язані; формувати навички виразного читання віршів; підтримувати у дітей інтерес до занять фізкультурою, привчати дітей грати в командних іграх-естафетах...
57933. За О. Цегельською. Пригода на ковзанці. Безпечний відпочинок взимку 75.5 KB
  Мета: познайомити з оповіданням О. Цегельської; формувати вміння читати, зв’язно розповідати; розширювати знання учнів про зимові розваги; закріпити знання правил про поведінку на льоду, показати, яку небезпеку може приховувати вода; розвивати пам’ять, увагу, мислення, пізнавальний інтерес...