Почему перед посадкой ракету разворачивают на 180

Добавил пользователь Евгений Кузнецов
Обновлено: 18.09.2024

II. Повторение.

. Физический диктант.

Если тело преодолевает силу притяжения Земли и движется по круговой орбите около Земли, то это тело называют …

Чему равна первая космическая скорость?

Чему равна вторая космическая скорость?

Первый человек, побывавший в космосе и когда?

Величина, равная произведению массы тела на его скорость, называется …

Векторная сумма импульсов тел, составляющих замкнутую систему, не меняется с течением времени при любых движениях и взаимодействиях этих тел. О чём речь?

Формула импульса тела.

Математическая запись закона сохранения импульса.

Проверка физический диктанта.

Более 11.2 км/с.

Гагарин Ю.А., 12 апреля 1961 года.

Импульс тела.

Закон сохранения импульса.

III. Изучение новой темы.

Демонстрация. Опыт с шариком.

Если надуть воздушный шарик и, не завязывая его, отпустить.

Шарик будет двигаться до тех пор, пока продолжается истечение воздуха.

При открытом отверстии шарика из него с большой скоростью вырывается струя

сжатого воздуха. И оболочка шарика, и воздух получили импульс.

Итак, два тела взаимодействуют и получают противоположнонаправленный импульс (толчок) — тела движутся в противоположные стороны.

Векторы импульсов шарика и воздуха направлены в противоположные стороны, а суммарный импульс взаимодействующих тел остаётся равным нулю.

Это пример реактивного движения.

Введём понятие реактивного движения:

Реактивное движение — это движение, возникающее при отделении от тела с некоторой скоростью какой-либо его части.

Демонстрация видеозаписи Реактивное движение (фильмы по физике, 1мин. 17 с ).

Демонстрация опыта , где используется самодельный прибор — сегнерово колесо.

(пластиковая бутылка 0,5 л.: срезана верхняя часть, внизу — ближе к донышку вставляются

2 пластиковые трубочки от сока противоположно друг к другу по диаметру, образовывая при этом углы; полученную ёмкость подвесить на нитке).

Наливая воду как можно полнее можно наблюдать такую картину: из трубочек

начинает вытекать вода, вращает сосуд в сторону, противоположную изгибам трубочек.

Вывод: убеждаемся, что реактивное действие оказывает не только струя газа,

но и струя жидкости.

Слайд №9 . Учитель рассказывает о применении реактивного движения природой:

кальмары, медузы, каракатицы. Набирая в себя воду, они, с силой выталкивая её, приобретают скорость, направленную в сторону, противоположную движению. Развивают скорость 60-70 км/ч.

Пример в технике — водный двигатель.

Учитель: на данном принципе работают реактивные самолёты и ракеты. Сила тяги обеспечивается реактивной тягой струи раскалённых газов.

Ребята приводят свои примеры.

Работа у доски

(учащиеся собирают космический корабль по заготовленным деталям корабля: крепят

с помощью магнитов по ходу объяснения устройства на доске)

Учитель: Мы сейчас сконструируем ракету-носитель, которая выведет наш искусственный спутник на орбиту. Из каких частей она должна состоять?

( Оболочка и топливо) .

Учитель: Но в космосе нет кислорода. Наше топливо гореть не будет. Как выйти из ситуации ?

(Сделать специальную камеру, куда будет попадать топливо и окислитель. А ещё нужны специальные насосы, двигатели, приборы).

Учитель: Итак, ракета носитель должна состоять из следующих частей:

отсек с космонавтами;

отсек с приборами;

бак с топливом;

бак с окислителем;

камера сгорания;

Учитель: Основные части ракеты готовы.

Учитель: А сможет ли она преодолеть притяжение Земли?

(Скорость ракеты должна быть равна или больше первой космической скорости 7,9 км /с ).

Учитель: Как можно увеличить скорость ракеты

( Увеличить скорость газов и массу топлива).

Учитель: Скорость истечения газов ракеты увеличили, используя сопло – специальный раструб, через который вылетает мощная струя. А массу топлива до бесконечности увеличивать нельзя. Есть ещё способы решения проблемы?

(Если будем отбрасывать освободившиеся баки от топлива, то масса ракеты будет меньше. А ещё эти баки можно было бы сжигать как топливо).

Учитель: Поэтому были придуманы многоступенчатые ракеты, которые развивают большие скорости и предназначены для полётов на большие расстояния. Обычно это трёхступенчатые ракеты.

(Объяснение по таблице)

После того, как топливо и окислитель первой ступени будут полностью израсходованы, эта ступень автоматически отбрасывается и в действие вступает двигатель второй ступени.

Ракета была придумана. Но была одна проблема. Какая?

( Возвращение на Землю )

Для наших первых космонавтов возвращение на Землю было страшным испытанием. Все они должны были быть превосходными парашютистами, ведь на определённой высоте они спускались на парашюте.

Демонстрация реактивного движения (Открытая физика)

Учитель:

Если возвращение космического корабля на Землю или его посадка на какую-либо другую планету не планируется, то третья ступень, как и две первых, используется для увеличения скорости ракеты. Если же корабль должен совершить посадку, то она используется для торможения корабля перед посадкой. При этом ракету разворачивают на 180°, чтобы сопло оказалось впереди. Тогда вырывающийся из ракеты газ сообщает ей импульс, направленный против скорости ее движения, что приводит к уменьшению скорости и дает возможность осуществить посадку. Идея использования ракет для космических полетов была выдвинута в начале XX в. русским ученым, изобретателем и учителем Константином Эдуардовичем Циолковским. Циолковский разработал теорию движения ракет, вывел формулу для расчета их скорости, был первым, кто предложил использовать многоступенчатые ракеты. Полвека спустя идея Циолковского была развита и реализована советскими учеными под руководством Сергея Павловича Королева.

7. Из истории…

Слайд № 17 .Используя закон сохранения импульса, считая ракету замкнутой системой, мы сможем вывести формулу для расчёта скорости ракеты:

где m — масса газов,

M — масса ракеты,

v — скорость истечения газов,

u — скорость ракеты

Будем считать, что топливо сгорает мгновенно.

Чем больше скорость газа, тем больше скорость оболочки.

8. Решение задач

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?

Почему людей так манил к себе космос?

А что космос уже смог дать людям?

1. Какое движение называют реактивным?

2. Верно ли утверждение: для осуществления реактивного движения не

требуется взаимодействия с окружающей средой?

3. На каком законе основано реактивное движение?

4. От чего зависит скорость ракеты?

5. Когда и где был запущен первый спутник Земли?

Слайд № 20. Понравился ли вам урок?

Что интересного вы узнали?

Какие факты вам больше всего запомнились?

VI. Домашнее задание .

параграф 23, упр.22 (2)

Учитель подводит итог, выставляет оценки. - Спасибо за внимание, урок окончен, до свидания.

После успешного запуска капсулы поддержки, ракета Falcon 9 от SpaceX попыталась приземлиться на баржу в море. Как вы знаете, посадка не удалась. Стоит ли удивляться? Можно удивиться только тому, что ракета вообще оказалась близко к месту посадки. Ведь то, что пытается сделать SpaceX, невероятно сложно.

Почему же эту ракету сложно посадить? Для этого нам нужно взглянуть на процесс посадки ракеты с точки зрения физики. Мы будем говорить об общих физических принципах, а не технических деталях посадки ракеты.

Высадка на Луну — это просто

Хотя настоящая игра в высадку на Луну не такая уж и простая, она определенно легче, чем посадка SpaceX Falcon 9. В чем разница? У лунного модуля есть ракета снизу, но вращается он при помощи других двигателей сбоку. У Falcon 9 есть ракетный двигатель снизу, и он используется как для движения ракеты, так и для ее вращения. Поэтому маневрировать Falcon 9 немного сложнее (кроме того, на Луне гравитационное поле гораздо меньше), как объясняет специалист Wired.

Три маневра для ракеты

Ракета Falcon 9 может делать три вещи, используя главный двигатель:

Наверное, нужен быстрый пример. Допустим, ракета Falcon идет на посадку и у нее есть некоторая горизонтальная скорость. Для того чтобы замедлиться для безопасной посадки, ракета должна двигаться в противоположном направлении. Вот что происходит.

Чтобы ускориться вправо, ракета изменяет угол. Но поскольку эта сила тяги не действует в линии, которая проходит через центр масс, возникает крутящий момент, который изменяет вращательное движение корабля. Добавьте к этому тот факт, что вам всегда нужно изменять значение тяги, чтобы ускорять ракету вверх и вниз.

Посадить такую ракету крайне сложно. Вы можете даже попробовать сделать нечто подобное самостоятельно. Возьмите швабру или длинную палку и отправьтесь туда, где вы никого и ничего не зацепите. Потом попробуйте ходить, балансируя вертикально установленной шваброй на руке, просто установив на нее один конец объекта. Как перестать двигаться при этом?

В этом примере действительно можно остановить швабру, и она не упадет. Но в случае с ракетой, вам нужно одновременно остановить ее и удерживать вертикально до конца.

Почему бы не использовать другую конструкцию ракеты?

Давайте рассмотрим несколько ракетных конструкций. Во-первых, у нас есть Falcon 9. Во-вторых, у нас есть плоская конструкция, которую будет весьма просто посадить — что-то вроде лунного посадочного модуля.

В любом случае, думаю, теперь понятно, почему сделать ракету для запуска полезного груза на орбиту и благополучной посадки на баржу в земном океане в дальнейшем довольно трудно.

Широкое рассмотрение вопросов реактивного движения на данном уроке позволяет обеспечить активную творческую деятельность учащихся с разным уровнем мышления, разнообразные задания позволяют увлечь работой школьников с различными наклонностями, развивается умение получать информацию из различных источников, воспитывается патриотизм – гордость достижениями нашей космонавтики, проблемы экологии – воспитывают бережное отношение к природе.

Принцип реактивного движения находит широкое практическое применение в авиации и космонавтике. В космическом пространстве нет среды, с которой тело могло бы взаимодействовать и тем самым изменять направление и модуль своей скорости, поэтому для космических полетов могут быть использованы только реактивные летательные аппараты, т. е. ракеты.

Закон сохранения импульса позволяет оценить скорость ракеты. На прошлом уроке мы вывели скорость оболочки ракеты, она равна: vоб = mгvг /mоб

Из формулы видно, что скорость оболочки тем больше, чем больше скорость выбрасываемого газа и чем больше отношение массы газа к массе оболочки.

Мы считали, что весь газ выбрасывается из ракеты мгновенно. На самом деле он вытекает постепенно, хотя довольно быстро. Это значит, что после выброса какой-то части газа оболочке приходится “возить” с собой еще не вылетевшую часть топлива. Кроме того, мы не учли, что на ракету действуют сила тяжести и сила сопротивления воздуха. Все это приводит к тому, что отношение массы топлива к массе оболочки много больше, чем мы получили. Более точный расчет показывает, что при скорости газа 2000 м/с, для достижения скорости, равной первой космической, масса топлива должна быть в 55 раз больше массы оболочки. что на практике реализовать невозможно. Следовательно , нужно искать другие способы построения

Для межпланетных полетов (с возвращением на Землю) масса топлива должна быть в тысячи раз больше массы оболочки.

В любой ракете, независимо от ее конструкции, всегда имеется оболочка и топливо с окислителем. Мы видим, что оболочка ракеты включает в себя полезный груз (в данном случае это космический корабль), приборный отсек и двигатель (камера сгорания, насосы и пр.)

Основную массу ракеты составляет топливо с окислителем (окислитель нужен для поддержания горения топлива, поскольку в космосе нет кислорода).

Мы рассмотрели устройство и принцип действия одноступенчатой ракеты.

В практике космических полетов обычно используют многоступенчатые ракеты, развивающие гораздо большие скорости и предназначенные для более дальних полётов, чем одноступенчатые.

На рисунке показана схема трехступенчатой ракеты. После того как топливо и окислитель первой ступени будут полностью израсходованы, эта ступень автоматически отбрасывается и в действие вступает двигатель второй ступени.

Уменьшение общей массы ракеты путем отбрасывания уже ненужной ступени позволяет сэкономить топливо и окислитель и увеличить скорость ракеты. Затем таким же образом отбрасывается вторая ступень.

Совершим экскурс в историю.

Более двух тысяч лет назад китайцы изобрели и применили для военных целей ракеты простейшего устройства. Они были сходны с теми ракетами, которые применяются сейчас для фейерверков.

Неоднократно использовались ракеты для военных целей и в более позднее время. Так, в XV веке знаменитый чешский полководец Ян Г ус применял при осаде городов зажигательные ракеты, которым придавал внешний вид птиц.

Также одним из первых проектов автомобилей был автомобиль с реактивным двигателем и принадлежал этот проект Ньютону.

Яркую страницу в историю науки вписал русский революционер и изобретатель Николай Иванович Кибальчич. Находясь в тюрьме, за несколько дней до казни он разработал оригинальный проект реактивного летательного аппарата, предназначенного для полёта человека. За участие в покушение на царя он был приговорен к смертной казни.

Выдающееся место среди пионеров космонавтики принадлежит русскому ученому , учителю и философу Константину Эдуардовичу Циолковскому.

Скромный учитель из захолустного губернского города Калуги, страдавший глухотой и не находивший поддержки своим научным устремлениям, Циолковский сумел преодолеть на жизненном пути все преграды.

Он первым показал, что ракета - единственно возможное средство овладения космическим пространством, разработал теорию реактивного движения - основу современной ракетно-космической техники.

Первый запуск ракеты с жидким топливом в 1926 г. произвел американец Годдард. За 2,5 сек. полета ракета преодолела расстояние в 56 м, поднявшись на высоту 12,5 м.

Идея Циолковского была осуществлена советскими учёными под руководством академика Сергея Павловича Королёва. В 1993 году под Москвой были осуществлены первые запуски отечественных ракет.

Толчком к дальнейшему развитию ракетостроения послужило военное применение ракет как грозного оружия второй мировой войны.

Военное и мирное использование ракетной техники шагало рука об руку. Арсенал боевых ракет второй мировой войны в послевоенное время видоизменялся и приспосабливался для запуска в верхние слои атмосферы Земли научных приборов.

4 октября 1957 г. в 22 часа 28 минут московского времени с космодрома Байконур в СССР принял старт первый в мире искусственный спутник Земли. Его масса составляла 83,6 кг. Он просуществовал 92 суток.

Советские ракеты первыми достигли Луны, облетели Луну и сфотографировали её невидимую с Земли сторону, первыми достигли Венеры и доставили на её поверхность научные приборы. В 1986 г. два советских космических корабля с близкого расстояния исследовали комету Галлея, приближающуюся к Солнцу один раз в 76 лет.

В начале XX века люди мечтали о возможности космических полётов, теперь уже работают многоцелевые орбитальные станции. Недавно, а именно в 2001 году, с помощью телескопа, выведенного на космическую орбиту, определили 10 планету в солнечной системе. Невозможное сегодня станет возможным завтра. Циолковский мечтал о времени, когда люди запросто смогут “поехать” в гости на любую планету, смогут путешествовать во всей Вселенной.

Из года в год люди засоряют огромные территории не только суши, но и загрязняют моря, океаны. А в XX веке человечество заглянуло в космос, и теперь, по своей привычке, устроили свалку и там.

Тема загрязнения космоса становится всё острее, ведь с каждым годом запускается всё больше орбитальных аппаратов. И это влияет не только на количество хлама, болтающегося около планеты и регулярно падающего на Землю, но на увеличение вредного воздействия запуска ракет на атмосферу.

Вокруг Земли вращается около 300 тысяч обломков мусора. Но если учесть мельчайшие фрагменты спутников (около 10 см), то этих обломков окажется несколько миллионов.

Схематично, мусор на орбите Земли распределён так:

2. За счет сжигания топлива разных видов на Земле в атмосферу сейчас ежегодно поступает более 20 млрд. тонн углекислого газа и свыше 700 млн. тонн других газообразных соединений и твердых частиц, в том числе около 150 млн. тонн сернистого газа. Последний, соединяясь с атмосферной влагой, образует серную кислоту, что может приводить к выпадению так называемых кислотных дождей, отрицательно влияющих на растительный и животный мир.

Эффективных практических мер по уничтожению космического мусора на орбитах более 600 км на настоящем уровне технического развития человечества не существует.

Разработка и внедрение мероприятий, направленных на снижение засоренности околоземного пространства.

4. Шестьсот объектов неработающих в космосе нам мешают, 250 там работают, а вообще в космосе летает 1,2 тысячи неработающих объектов. Очистив каждую точку, можно добыть от 20 до 50 миллионов долларов.

300 тысяч обломков мусора, регулярно становящиеся причинами аварий на космических станциях, вредное влияние запуска ракет на озоновый слой – всё это лишь начало большой проблемы, грозящей серьёзными последствиями для человечества, если не будет перемен.

Поэтому давайте начнём сохранять чистоту не только на планете Земля, но и за её пределами!

всей поверхности Земли. Так и с космическим мусором: в

(показывает опыты доказывающие возможность реактивного движения)

Большое сегнерово колесо.

(1750 - В.Я. Сегнер изобрёл колесо, которое вращалось за счёт вытекания с двух сторон струй воды.

Сегнер Янош Андрош (1704 - 1777). Венгерский математик и физик. Занимался конструированием и совершенствованием различных научных приборов. Разработал теорию капиллярности. Изобретенное им “сегнерово” колесо явилось прообразом первых реактивных гидравлических турбин.)

Воздушная карусель.

Водяной двигатель.

Реактивный воздушный шар.

Воздушный шар на леске.

Реактивная банка

Движение находящихся в покое мальчика на роликах и мяча после того, как мальчик бросил мяч. ( Учащиеся-экспериментаторы анализируют опыт и делают вывод, что до взаимодействия двух тел импульс замкнутой системы равен нулю, по закону сохранения импульса импульс системы должен остаться равным нулю Рсис=Р1+Р2 После взаимодействия мяч получает импульс, равный Р1=m1·v1, а человек на роликах - импульс Р2=m2·v2, они равны по модулю, но противоположны по направлению, только в этом случае их суммарный импульс будет равен нулю. Поскольку масса человека много больше массы мяча, то скорость мяча значительно больше.)

ученик встаёт на легкоподвижную тележку, спрыгивает с неё. Тележка движется в противоположную сторону

Вопросы группам ( 1 журналист).

1.Меня интересует вопрос, как космонавты возвращаются на Землю?

3. Да, космос, ракеты, это хорошо. Но самый большой космодром нашей страны находится неподалёку, это …( Байконур). А хорошо это или плохо? И как это влияет на наше здоровье?

4. Что общего у кальмара, медузы и ракеты?

Вопросы группам ( 2 журналист).

Почему в космос не летают на вертолётах?

Метеорит, сгорает в атмосфере, не достигая поверхности Земли. Куда девается при этом его импульс?

Вам может понравиться Все решебники

Главная задача сайта: помогать школьникам и родителям в решении домашнего задания. Кроме того, весь материал совершенствуется, добавляются новые сборники решений.

Читайте также: