Реактивный самолёт набирает скорость от 200 м/с до 500 м/с, при этом теряя тонну топлива. Если масса самолёта без топлива равна 20 т, то какова скорость истечения газа?
Ответы на вопрос
Ответ: скорость истечения газа составляет приблизительно 6000 м/с (6 км/с).
Решим задачу, используя закон сохранения импульса и принцип реактивного движения.
Дано:
Начальная скорость самолёта: м/с.
Конечная скорость самолёта: м/с.
Масса самолёта без топлива: т = кг.
Масса израсходованного топлива: т = кг.
Скорость истечения газа: — найти.
Решение
1. Найдём изменение скорости самолёта.
Самолёт увеличил свою скорость с 200 до 500 м/с:
2. Применим закон сохранения импульса.
При выбрасывании газов назад самолёт получает импульс, направленный вперёд. В приближении, когда изменение массы самолёта мало по сравнению с его массой, можно записать:
где — скорость истечения газов относительно самолёта.
Выразим искомую скорость:
3. Подставим числовые значения.
Уточнение
Поскольку самолёт расходует топливо, его масса постепенно уменьшается. Если предположить, что первоначально в самолёте была ровно 1 тонна топлива, а после разгона оно полностью израсходовано, можно использовать более точную формулу Циолковского:
где т, т.
Тогда:
Это значение немного отличается от приближённого результата. Если же в самолёте осталось топливо, для точного расчёта потребуется знать его количество.
Итоговый ответ
В рамках упрощённого решения школьной задачи скорость истечения газов равна 6000 м/с, или 6 км/с.
При точном учёте изменения массы и условии полного расходования первоначальной тонны топлива скорость составляет примерно 6150 м/с. Оба результата получены без учёта сопротивления воздуха и поступления воздуха в двигатель.
Похожие вопросы
Топ вопросов за вчера в категории Физика
Последние заданные вопросы в категории Физика
-
Математика
-
Литература
-
Алгебра
-
Русский язык
-
Геометрия
-
Английский язык
-
Химия
-
Физика
-
Биология
-
Другие предметы
-
История
-
Обществознание
-
Окружающий мир
-
География
-
Українська мова
-
Информатика
-
Українська література
-
Қазақ тiлi
-
Экономика
-
Музыка
-
Право
-
Беларуская мова
-
Французский язык
-
Немецкий язык
-
МХК
-
ОБЖ
-
Психология
-
Физкультура и спорт
-
Астрономия
-
Кыргыз тили
-
Оʻzbek tili

