Упражнение 23 ГДЗ 9 класс (Физика)

Какую скорость получит модель ракеты, если масса её оболочки равна 300 г, масса пороха в ней 100 г, а газы вырываются из сопла со скоростью 100 м/с? (Считайте истечение газа из сопла мгновенным.)
Ha каком оборудовании и как проводится опыт, изображённый на рисунке 50? Какое физическое явление в данном случае демонстрируется, в чём оно заключается и какой физический закон лежит в основе этого явления?
Примечание: резиновая трубка была расположена вертикально до тех пор, пока через неё не начали пропускать воду.
Проделайте опыт, изображённый на рисунке 50. Когда резиновая трубка максимально отклонится от вертикали, перестаньте лить воду в воронку. Пока оставшаяся в трубке вода вытекает, понаблюдайте, как будет меняться: а)дальность полёта воды в струе (относительно отверстия в стеклянной трубке); б) положение резиновой трубки. Объясните оба изменения.
• Задача 1
Дано:
v = 2м/с
m2 = 5кг
v2? = 8м/с
m1 = 200кг
Найти:
v1? — ?
Решение
По закону сохранения импульса в проекции на ось ОХ
Ответ: 2,25м/с
?
• Задача 2
Дано:
m1 = 0,3кг
m2 = 0,1кг
v2? = 100м/с
v = 0
Найти:
v1?- ?
Решение
Запишем закон сохранения импульса в проекции на ось ОY
Ответ: 33,3м/с
• Задача 3
1 – чайник с водой; 2 – штатив; 3 – резиновая трубка; 4 – воронка; 5 – изогнутый наконечник; 6 – емкость с водой.
Если лить равномерно жидкость в воронку,то она будет вытекать через наконечник. При этом наконечник будет отклоняться в сторону противоположную движению струи, что подтверждает закон сохранения импульса. Так как до вытекания струи импульс системы равнялся нулю, а после вытекания струя прибрела импульс. Значит, шланг с наконечником тоже приобретет импульс, направленный в противоположную сторону.
?
• Задача 4
а) Дальность полета струи будет уменьшаться, так как будет уменьшаться скорость вытекания струи. Из-за уменьшения высоты столба давящей жидкости.
б) Угол отклонения трубки от вертикали тоже будет уменьшаться, так как с уменьшением скорости вытекания струи уменьшается импульс струи, а значит, будет уменьшаться и угол отклонения трубки от вертикали.

Решение

1) Выберем направление движения лодки за положительное. Тогда по закону сохранения импульса:

$$ (m_1+m_2)v=m_1v_1-m_2v_2 $$

где $$m_1=200\ \text{кг}$$ — масса лодки с человеком, $$m_2=5\ \text{кг}$$ — масса весла, $$v=2\ \text{м/с}$$, $$v_2=8\ \text{м/с}$$.

Тогда

$$ v_1=\frac{(m_1+m_2)v+m_2v_2}{m_1} =\frac{(200+5)\cdot 2+5\cdot 8}{200} =\frac{410+40}{200} =2{,}25\ \text{м/с} $$

2) Масса оболочки ракеты $$m_1=300\ \text{г}=0{,}3\ \text{кг}$$, масса пороха $$m_2=100\ \text{г}=0{,}1\ \text{кг}$$. До истечения газов система покоится, значит начальный импульс равен нулю.

По закону сохранения импульса:

$$ m_1v_1=m_2v_2 $$

откуда

$$ v_1=\frac{m_2v_2}{m_1} =\frac{0{,}1\cdot 100}{0{,}3} \approx 33{,}3\ \text{м/с} $$

3) Для опыта нужны: сосуд с водой, штатив, воронка, резиновая трубка, изогнутый стеклянный наконечник, ёмкость для воды.

Если равномерно лить воду в воронку, она вытекает через наконечник, а трубка отклоняется в сторону, противоположную струе. Это демонстрирует реактивное движение: при истечении воды тело получает движение в противоположную сторону.

В основе явления лежит закон сохранения импульса.

4) После прекращения литья воды оставшаяся в трубке вода будет вытекать всё слабее.

а) Дальность полёта струи будет уменьшаться, так как уменьшается скорость истечения воды из-за уменьшения давления столба жидкости.

б) Резиновая трубка будет постепенно возвращаться к вертикальному положению, потому что при уменьшении скорости истечения уменьшается импульс струи, а значит, ослабевает и реактивное действие.

Ответ: 1) $$2{,}25\ \text{м/с}$$; 2) $$33{,}3\ \text{м/с}$$; 3) наблюдается реактивное движение, основанное на законе сохранения импульса; 4) дальность струи уменьшается, трубка возвращается к вертикали.