Реактивное движение — это движение, которое возникает при выбросе вещества из тела. Оно позволяет перемещаться в пространстве без использования внешних опор или крыльев. Примером реактивного движения может служить движение воздушного шарика, когда из него выходит воздух или движение некоторых морских животных (кальмаров, каракатиц и осьминогов), которые движутся за счет выбрасываемой струи воды, а также движение ракет.
Принцип действия
Рассмотрим принцип движения ракеты. Пусть у нас имеется ракета, первоначально обладающая в состоянии покоя массой $M$. Допустим, что при сгорании топлива образуется газ массой $m$, который мгновенно покидает ракету. Поскольку силы, с которыми взаимодействуют ракета и газ (т.е. внутренние силы) во много раз превышают внешние, то систему ракета-газ можно считать замкнутой, а значит к ней применим закон сохранения импульса. До выброса газов ракета покоится, а значит ее импульс равен нулю.
После выброса газов они приобретают импульс $m\overrightarrow{v}_1$, где $\overrightarrow{v}_1$ — скорость истечения газов. Ракета приобретает импульс $(M-m)\overrightarrow{v}_2$, где $\overrightarrow{v}_1$ — скорость ракеты. Тогда, согласно закону сохранения импульса
$m\overrightarrow{v}_1+(M-m)\overrightarrow{v}_2=0$
или
$\overrightarrow{v}_2=-\frac{m}{M-m}\overrightarrow{v}_1$.
Последнее выражение показывает, что скорость ракеты направлена противоположно скорости газа. Отсюда же следует, что скорость ракеты будет тем больше, чем больше скорость выброса газов и чем меньше масса корпуса по сравнению с массой продуктов сгорания.
Реактивное движение в природе и технике
- В природе. Многие живые существа используют реактивное движение для перемещения. Например, кальмары, осьминоги и медузы могут быстро передвигаться, выбрасывая струю воды из своего тела. Также некоторые растения разбрасывают свои семена с помощью реактивного движения.
- В технике. Реактивное движение лежит в основе работы ракет и реактивных самолётов. Они используют топливо, которое сгорает и превращается в газ, который затем выбрасывается через сопло. Этот выброс создаёт реактивную тягу, которая двигает ракету или самолёт вперёд.
- В повседневной жизни. Мы можем встретить реактивное движение в повседневной жизни. Например, в огнетушителях используется реактивный принцип для выброса струи пены или порошка на огонь. Также многие современные автомобили оснащены реактивными системами для улучшения управляемости и ускорения.