Двигатель ракеты, запущенной с поверхности Земли, сообщает ей постоянное

Условие задачи:

Двигатель ракеты, запущенной с поверхности Земли, сообщает ей постоянное ускорение 10 м/с², направленное вертикально вверх. Сколько времени должен проработать двигатель, чтобы ракета достигла максимальной высоты 250 м?

Задача №1.4.39 из «Сборника задач для подготовки к вступительным экзаменам по физике УГНТУ»

Дано:

\(a=10\) м/с², \(H=250\) м, \(t-?\)

Решение задачи:

Неверно думать, что двигатель ракеты будет работать без остановки, постоянно придавая ей ускорение, чтобы доставить ее на высоту \(H\). Спрашиваете почему? Дело в том, что двигатель работает от ракетного топлива, и чем дольше двигатель работает, тем большую массу этого топлива он расходует, значит, тем меньшую массу полезного груза он доставит на заданную высоту.

Поэтому рациональнее было бы включить двигатель на некоторое время \(t\), чтобы он достиг некоторой скорости \(\upsilon\) (и, конечно же, высоты \(h\)), чтобы затем ракета на выключенном двигателе достигла высоты \(H\), имея на этой высоте скорость \(\upsilon_1\), равную нулю. 2} + 10 \cdot 10}}}  = 5\; с \]

Ответ: 5 с.

Если Вы не поняли решение и у Вас есть какой-то вопрос или Вы нашли ошибку, то смело оставляйте ниже комментарий.

Смотрите также задачи:

1.4.38 Вертолет поднимается вертикально вверх со скоростью 10 м/с. На высоте 50 м
1.4.40 Над шахтой глубиной 40 м вертикально вверх бросили камень со скоростью 12 м/с
1.4.41 Парашютист сразу после прыжка пролетает расстояние 50 м с пренебрежимо

75 лет назад ракетой «Фау-2» была впервые сфотографирована Земля из космоса

24 октября 1946 года, вскоре после окончания Второй мировой войны и за десять с лишним лет до того, как советский «Спутник-1», запущенный на околоземную орбиту, открыл космическую эру, группа ученых и военных в пустыне Нью-Мексико, работавшая с трофейными немецкими ракетами «Фау-2», получила первые фотографии Земли из космоса.

Эти зернистые черно-белые снимки были сделаны с высоты 101 км с помощью 35-миллиметровой кинокамеры, установленной на ракете под номером 13, запущенной с ракетного полигона «Уайт-Сэндс» («Белые Пески»). Бортовая камера DeVry, снимавшая кадры с частотой в полторы секунды, через несколько минут вместе с ракетой упала обратно на Землю, врезавшись при этом в грунт со скоростью 150 м/с. Камера была разбита, однако пленка, защищенная стальной кассетой, не пострадала.

Спасательная команда сразу же выехала в пустыню, чтобы найти кассету и передать ее в руки ученых. Прикомандированный к этой группе 19-летний военнослужащий Фред Ралли спустя много лет так передавал в интервью изданию Air & Space Magazine реакцию ученых, увидевших неповрежденной пленку с драгоценными первыми кадрами: «Они были в восторге, скакали вверх-вниз, как дети. А когда потом фотографии впервые спроецировали на экран, то ученые просто сошли с ума». Сам Ралли в свои 19 лет еще не понимал всей значимости экспериментов, в которых он участвовал, ему тогда это казалось просто очередной рядовой работой на службе армии.

Супершпион Сталина: как Рихард Зорге перевернул историю

80 лет назад японской контрразведкой была схвачена основная часть резидентуры советского разведчика. ..

18 октября 10:36

До 1946 года максимальная высота, с которой удавалось получить изображения земной поверхности, не превышала 22 км. Именно на такую высоту 11 ноября 1935 года поднялся стратосферный аэростат Explorer II с американцами Альбертом Стивенсом и Орвилом Андерсеном. Это был, конечно, еще далеко не космос, однако и этой высоты было достаточно, чтобы отчетливо различить кривизну планеты.

Камера на «Фау-2» позволила улучшить этот рекорд более чем в пять раз и ясно показать шарообразную Землю на фоне черноты космоса. Позже эксперименты с фотографированием планеты из космоса были продолжены с еще более впечатляющими результатами.

Журнал National Geographic в 1950 году опубликовал заметку Клайда Холлидея, инженера, который установил камеру и склеил затем вместе кадры так, чтобы получилась панорама Земли из космоса. Он писал, что фотографии с «Фау-2» впервые демонстрируют, «как наша Земля будет выглядеть для пришельцев с других планет, летящих к нам на космическом корабле».

Разумеется, американская армия запускала «Фау-2» в конце 1940-х годов не только ради красивых фоток. Десятки захваченных в конце войны немецких ракет, доставленных в «Уайт-Сэндс» в 300 железнодорожных вагонах, предназначались в первую очередь для изучения немецких технологий. Американские ракетчики на основе полученной информации стремились усовершенствовать конструкции собственных ракет, а ученым при этом было предложено устанавливать свои приборы в носовой части запускаемых конструкций для измерения температуры, давления, магнитных полей и других физических характеристик пока еще неизведанных верхних слоев атмосферы.

Холлидей работал в Лаборатории прикладной физики Университета Джонса Хопкинса вместе с другими космическими первопроходцами вроде Джеймса Ван Аллена и Зигфрида Фреда Сингера, которые позже приняли активное участие в планировании первых спутниковых миссий США. Сингер умер в апреле 2020-го и последние годы жизни, к сожалению, большую известность получил в качестве отрицателя глобального потепления.

Фотографии, полученные с камер «Фау-2», использовались еще и для того, чтобы анализировать поведение ракеты, и это была нелегкая задача. Инженерам-ракетчикам нужно было знать, как ракета движется через верхние слои атмосферы, а ученые хотели выяснить, с какого направления приходят космические лучи, которые регистрировали их приборы. Вряд ли кого-то интересовало, что эти фотографии могут рассказать о географии или метеорологии — по крайней мере, первоначально. Однако Холлидей уже тогда хорошо представлял будущую роль фотографии для изучения Земли. Сай О’Брайен, с 1950 года занимавшийся связями с общественностью Лаборатории прикладной физики, говорил, что Холлидей пытался донести до коллег идею о том, что фотографии сами по себе могут нести пользу науке.

В 1950 году ученые еще избегали называть космосом те места, куда долетали ракеты «Фау-2», они писали о «малоизученных и труднодостижимых верхних слоях атмосферы». В наши дни, несмотря на всю условность проведения черты в атмосфере, за которой простирается космическое пространство, все же вполне однозначно то, что находится выше 100 км, считается «космосом».

Есть понятие линии Кармана — высоты, которая считается верхней границей государств и одновременно границей, отделяющей земную атмосферу от космического пространства. Свое наименование она получила по фамилии американского инженера венгерского происхождения Теодора фон Кармана. Международная авиационная федерация (ФАИ) проводит такое разграничение на высоте 100 км над уровнем моря. В США, где расстояния предпочитают мерить в милях, граница космоса установлена на высоте 50 миль, то есть 80,45 км. При этом в NASA все же иногда придерживаются трактовки ФАИ, которая отказывается считать суборбитальными полеты ниже 100 км. В любом случае существенное количество молекул воздуха, способного тормозить и сжигать спутники, остается и за линией Кармана. А внешняя часть земной атмосферы, экзосфера, простирается до высоты 10 тыс. км и далее, но там встречаются в основном лишь атомы водорода, который постепенно улетучивается в окружающее космическое пространство.

Crazy Ivan. Как у берегов США погибла АПЛ К-219

3 октября 1986 года произошла авария на советской атомной подводной лодке К-219, которая едва. ..

03 октября 11:11

В период с 1946 по 1950 год в ходе полетов «Фау-2» было получено свыше тысячи снимков Земли из космоса. Эти фотографии, демонстрирующие огромные просторы на юго-западе Америки, печатались в газетах и были тщательно изучены метеорологами из Бюро погоды США. В своей статье в National Geographic Холлидей сделал несколько прогнозов относительно того, к чему все это может привести: «Результаты этих экспериментов говорят о том, что наступит время, когда камеры, установленные на управляемых ракетах, смогут осуществлять разведку вражеской территории во время войны и картографировать недоступные регионы Земли. В мирное время они будут вести съемку штормовых фронтов и образующейся облачности над всем континентом».

Первое путешествие в космос слегка модернизированная ракета «Фау-2» совершила еще в нацистской Германии в 1944 году, совершив экспериментальный вертикальный взлет и достигнув высоты в 188 км. Опять же по современным меркам это более чем полноценный суборбитальный космический полет. Разработчик ракеты, немецкий конструктор Вернер фон Браун, всегда мечтал о экспедициях к другим планетам.

Летчику-испытателю Эриху Варзицу, направленному в конце 1936 года для испытаний первого авиационного реактивного двигателя, фон Браун обещал полеты на Луну: «Станете ли вы работать с нами и испытывать реактивный двигатель в воздухе? Тогда, Варзиц, вы станете знаменитым. А позднее мы полетим на Луну — с вами у штурвала!» Однако на пути к своей мечте Вернер фон Браун вступил в нацистскую партию, стал в 1943 году штурмбаннфюрером СС, использовал труд заключенных концлагерей и возглавил разработку для вермахта чудо-оружия возмездия, убившего и ранившего несколько тысяч мирных жителей — в основном в Лондоне.

Первый старт «Фау-2» (от Vergeltungswaffe, другое наименование — А-4, от Aggregat) состоялся в марте 1942 года, первый боевой пуск — в сентябре 1944-го, и всего было запущено свыше 3 тыс. ракет. В качестве «оружия возмездия» такие ракеты оказались малоэффективны, и их роль свелась к запугиванию мирного населения — от каждой весьма дорогой в производстве ракеты в среднем погибли 1-2 человека, хотя некоторые взрывы ракет уносили с собой сотни жизней.

После войны «Фау-2» послужили прототипом для разработчиков первых баллистических ракет как в США, так и в СССР. Но если американцы получили в свои руки не только сдавшегося им фон Брауна со своей командой, подробные чертежи и около сотни готовых ракет, то советской стороне и Сергею Королёву достались лишь отдельные части без чертежей и технической документации, а также полторы сотни немецких специалистов, согласившихся работать над программой восстановления «Фау-2». Впрочем, основной полигон фон Брауна Пенемюнде оказался именно в советской зоне оккупации и отныне обслуживал советскую программу испытательных запусков, поэтому уже в том же октябре 1946 года Королёв успешно запускал первые копии немецких «вундерваффе» и вскоре на их основе создал первую советскую баллистическую ракету малой дальности Р-1.

«Значение ракет А-4 и Р-1 нельзя преуменьшать, — писал ближайший соратник Сергея Королева академик Борис Черток. — Это был прорыв в совершенно новую область техники».

Разумеется, «Фау-2» не могли выводить спутники на орбиту или осуществлять межконтинентальные перелеты. Их дальность ограничивалась 380 км. У нацистов уже существовали проекты двухступенчатой межконтинентальной баллистической ракеты, способной преодолевать 5000 км и поражать объекты на территории США, а также система запуска ракет с подводных лодок, предназначенная для обстрела американских прибрежных городов, однако пустить в ход все это до конца войны им так и не удалось.

если игрушечную ракету запустить вертикально вверх с уровня земли с начальной скоростью 128 футов в секунду, то ее высота h через t секунд определяется уравнением h(t)= -1

РЕШЕНИЕ: если запустить игрушечную ракету вертикально вверх от уровня земли с начальной скоростью 128 футов в секунду, то его высота h через t секунд определяется уравнением h(t)= -1