Реактивний рух і ракета
Реактивний рух – це все ж таки рух. А ми знаємо, що для того, щоб відбувався рух, необхідний вплив деякої сили. Тіло або саме повинно відштовхнутися від чогось, або стороннє тіло повинно його штовхнути. Це добре відомо і зрозуміло нам з життєвого досвіду.
Від чого відштовхнутися в космосі?
У поверхні Землі можна відштовхнутися від поверхні або від предметів, що на ній знаходяться. Для пересування по поверхні використовують ноги, колеса, гусениці і так далі. У воді та повітрі можна відштовхуватися від самих води і повітря, що мають певну щільність, і тому дозволяють взаємодіяти з ними. Природа для цього пристосувала плавники і крила.
Людина створила двигуни на основі пропелерів, які у багато разів збільшують площу контакту з середовищем за рахунок обертання і дозволяють відштовхуватися від води і повітря. А як бути у випадку безповітряного простору? Від чого відштовхуватися в космосі? Там немає повітря, там нічого немає. Як здійснювати польоти в космосі? Ось тут-то і приходить на допомогу закон збереження імпульсу і принцип реактивного руху. Розберемо докладніше.
Імпульс і принцип реактивного руху
Імпульс – це добуток маси тіла на його швидкість.
Коли тіло нерухомо, його швидкість дорівнює нулю. Однак тіло володіє деякою масою. За відсутності сторонніх впливів, якщо частина маси відокремиться від тіла з деякою швидкістю, то за законом збереження імпульсу, інша частина тіла теж повинна придбати деяку швидкість, щоб сумарний імпульс залишився як і раніше рівним нулю.
Причому швидкість основної частини тіла, яка залишилася, залежатиме від того, з якою швидкістю відокремиться менша частина. Чим ця швидкість буде вище, тим вище буде і швидкість основного тіла. Це зрозуміло, якщо згадати поведінку тіл на льоду або в воді.
Якщо дві людини будуть знаходитися поруч, а потім одна з них штовхне іншу, то вона не тільки додасть того прискорення, але і сама відлетить назад. І чим сильніше вона штовхне когось, тим з більшою швидкістю відлетить сама.
Напевно, вам доводилося бувати в подібній ситуації, і ви можете уявити собі, як це відбувається. Так от, саме на цьому й грунтується реактивний рух.
Ракети, у яких реалізований цей принцип, викидають деяку частину своєї маси на великій швидкості, внаслідок чого самі набувають деяке прискорення в протилежному напрямку.
Потоки розпечених газів, що виникають в результаті згоряння палива, викидаються через вузькі сопла для додання їм максимально великої швидкості. При цьому, на величину маси цих газів зменшується маса ракети, і вона набуває певної швидкості. Таким чином реалізований принцип реактивного руху у фізиці.
Принцип польоту ракети
У ракетах застосовують багатоступеневу систему. Під час польоту нижня щабель, витративши весь свій запас палива, відокремлюється від ракети, щоб зменшити її загальну масу і полегшити політ.
Кількість ступенів зменшується, поки не залишається робоча частина у вигляді супутника чи іншого космічного апарату. Паливо розраховують таким чином, щоб його вистачило якраз для виходу на орбіту.
При посадках на космічні тіла розраховують кількість палива для посадки і на Зворотний шлях, якщо він запланований.