Menu

Реактивное движение - задачи и примеры

Реактивный самолет массой 50 т движется со скоростью 300м\с относительно земли. Найдите его кинетическую энергию
Дано:
m = 50т = 50000 кг
\( v=300 \ \frac{m}{cek} \)
\( - \)
Найти:
\( E_k=? \)
\( - \)
Решение:
По формуле кинетической энергии \( E_k=\frac{m*v^2}{2} \), где m - масса тела (кг), \( v \) - скорость движения (м/с). Подставляем числовые значения и вычисляем:
\( E_k=\frac{50000*300^2}{2}=2,25*10^9 \) Дж.
 \( - \)
Ответ:
 \( E_k=2,25*10^9 \) Дж


Так как самолет движется(летит) со скоростью, то он обладает кинетической энергией
Ек=mv²/2
Ек= 50000 кг * (300 м/с)² / 2 = 2250000000 Дж=2250 МДж
M - масса самолета ( 50 тонн = 50000 кг )
U - скорость ( 300 м / с )
E (k) - кинетическая энергия (? )
E (k) = m * U^2 / 2 = 50000 кг * 300^2 м / с / 2 = 2250000000 Дж = 2250 МДж
Ответ : 2250 МДж

Объясните, почему так происходит:
"Но случайно рванувшись за вылетевшим из рук инструментом (и такое бывает, теряют инструменты), космонавт перестает быть одним целым со станцией и раскручиваясь, летит куда-то в сторону альфы Центавра. Всё? Нет, космонавт даже и не думает паниковать. Достав пару устройств, похожих на пистолеты, космонавт целится куда-то во мрак и спускает крючки. Из сопел «пистолетов» вырывается сжатый воздух и в полном соответствии с третьим законом Ньютона реактивная сила возвращает скафандр с нашим земляком на станцию".
Почему возвращает? Из-за чего возвращает? Как это работает?
Сумма импульсов в замкнутой системе постоянна. Значит, когда космонавт выпускает с большой скоростью снаряды из пистолетов в сторону мрака, то он сам начинает двигаться от мрака. А импульс вычисляется так:
p = mv
То есть скорость зарядов должна быть большой, чтобы при небольшой их массе придать большой импульс.
Здесь используется реактивное движение.  Космонавт перемещается за счет преобразования внутренней энергии топлива, выбрасываемого "пистолетами", в кинетическую.
Это тот же реактивный двигатель, и все это происходит согласно закону сохранения импульса.
На реактивном самолёте установлено 4 двигателя, каждый из которых развивает силу тяги 40кН. Определите массу топлива, необходимую для полёта на расстояние 10000 км. Удельная теплота сгорания топлива 40Мдж/кг, КПД двигателей 40%.
A = 2FS
Q = qm
η = A/Q = 4FS/qm
F = 40 000 H - тяга одного двигателя
S = 10 000 000 м - путь
η = 0.4 - кпд в долях
q = 40 000 000 Дж на кг - удельная теплота сгорания топлива
m = 4FS/qη = 4*40 000*10 000 000/(40 000 000*0.4) = 100 000 кг (100 т)
Реактивный двигатель самолёта с КПД 25%, движущегося со скоростью 900 км/ч, потребляет 2 т керосина на 100 км пути. Найти мощность двигателя.
Дано:
η=25%=0.25
v=900 км/ч=250 м/с
m(уд)=2 т/100 км=2000/100000 кг/м=0,02 кг/м
Найти: N
Решение:
За время t самолет пролетит путь s=vt
При этом работа А=Nt
Масса сожженного топлива m=sm(уд)=vtm(уд)
Количество выделившейся теплоты Q=qm=qvtm(уд)
С учетом КПД
A=ηQ
Nt=ηqvtm(уд)
N=ηqvm(уд)
По справочнику:
удельная теплота сгорания керосина q=40.8 МДж/кг=40,8·10⁶ Дж/кг
N=0.25*40,8·10⁶ * 250*0,02=51 000 000 Вт
Ответ: 51 МВт

В известном произведении о капитане Врунгеле сказано, что он использовал для ускорения своей яхты "выстрелы" пробками из бутылок с шампанским, т. е. своеобразный реактивный двигатель. Взяв за основу выражение для реактивной силы и оценив на глазок массу пробки и скорость ее вылета из бутылки, рассчитайте, сколько "выстрелов" в секунду нужно сделать, чтобы развить силу хотя бы в 1000Н (то же, что поднять предмет массой 100 кг).
Пробка из бутылки при достаточной встряске и температуре способна подлететь на 3 метра ( до потолка)
V^2=2*g*h
V=√2*g*h=√2*10*3=7,7 м/с
Для простоты вычисления возьмем скорость 10 м/с
по второму закону Ньютона
F*t=m*V
m- масса всех пробок t=1с
m=F*t/V
N=m/m1   
если масса одной пробки m1=5г=0,005 кг
N=F*t/m1*V=100*1/0,005*10=200 бутылок в секунду
Дорогое удовольствие.