Номер 4, страница 157 - гдз по физике 9 класс учебник Исаченкова, Сокольский

4. За счет чего увеличивается скорость ракеты в процессе ее движения?

Скорость ракеты увеличивается за счет реактивного движения. Этот принцип основан на фундаментальных законах физики: законе сохранения импульса и третьем законе Ньютона.

Процесс увеличения скорости можно разбить на несколько ключевых моментов:

1. Выброс массы. В двигателях ракеты происходит сгорание топлива, в результате чего образуются газы высокой температуры и давления. Эти газы с очень большой скоростью выбрасываются из сопла ракеты в направлении, противоположном желаемому направлению движения.

2. Закон сохранения импульса. Если рассматривать систему "ракета + выбрасываемые газы" как замкнутую (пренебрегая внешними силами, такими как сила тяжести и сопротивление воздуха, или рассматривая их отдельно), то ее суммарный импульс должен сохраняться. До включения двигателя импульс ракеты равен нулю (если она покоится). Когда газы отбрасываются назад с импульсом $ \vec{p}_{\text{газов}} $, ракета, чтобы суммарный импульс системы остался равным нулю, должна приобрести импульс $ \vec{p}_{\text{ракеты}} $, равный по модулю и противоположный по направлению импульсу газов: $ \vec{p}_{\text{ракеты}} + \vec{p}_{\text{газов}} = 0 $, откуда $ \vec{p}_{\text{ракеты}} = - \vec{p}_{\text{газов}} $. Поскольку ракета постоянно выбрасывает газы, ее импульс (а следовательно, и скорость) непрерывно растет.

3. Третий закон Ньютона. Этот же процесс можно описать с точки зрения сил. Ракета действует на газы с некоторой силой, выталкивая их наружу. Согласно третьему закону Ньютона («действие равно противодействию»), газы действуют на ракету с точно такой же по величине, но противоположной по направлению силой. Эта сила называется силой реактивной тяги. Именно она толкает ракету вперед, сообщая ей ускорение и увеличивая ее скорость.

4. Изменение массы. Важной особенностью движения ракеты является то, что ее масса непрерывно уменьшается по мере выгорания топлива. Согласно второму закону Ньютона, ускорение $ a $ связано с силой $ F $ и массой $ m $ формулой $ a = F/m $. Даже если сила тяги $ F $ остается постоянной, ускорение $ a $ будет увеличиваться по мере уменьшения массы $ m $. Это означает, что ракета разгоняется все быстрее и быстрее, пока работает ее двигатель.

Ответ: Скорость ракеты увеличивается за счет силы реактивной тяги, которая создается при выбросе продуктов сгорания топлива (газов) в направлении, противоположном движению. Этот процесс основан на законе сохранения импульса и третьем законе Ньютона. Увеличение скорости становится все более интенсивным, так как по мере расхода топлива масса ракеты уменьшается, что при постоянной силе тяги приводит к росту ее ускорения.