Домашние задания: Физика

Очень срочно нужна помощь с физикой!

По какому закону должна меняться во времени масса ракеты (вместе с топливом), чтобы она во время работы оставалась неподвижной в поле тяжести Земли, если скорость газовой струи относительно ракеты постоянна? Определите время, через которое полная масса ракеты уменьшится вдвое, также время, по истечении которого ракета израсходует весь запас топлива. Принять: масса ракеты без топлива , масса топлива кг, скорость газовой струи км/с. Построить графики временной зависимости массы ракеты.
Yuliya Sawitskaya
Yuliya Sawitskaya
93
Предлагаю такое решение:
Пусть m° – масса ракеты, включая топливо, в момент времени t. При t = 0: m° = m + M(t).
Mасса ракеты без топлива - m (1000 кг), начальная масса топлива - М (8000 кг) , скорость истеканич газовой струи - u (4 км/с = 4*10^3 м/с).
Согласно уравнению Мещерского реактивная сила равна:
Fp = - u*(dm°/dt) ==> m°g = - u*(dm°/dt) ==> (g/u)*dt = - dm°/m°. ==> Интегрируем: (g/u)*t = - ln(m°)[[ для t от t1 до t2 ]] ==> (g/u)*(t2 – t1) = ln(m1/m2) (*).
(*) станет: (g/u)*(t2 – t1) = ln((m+М)/m2) (**)
  1. Время t2, через которое полная масса ракеты уменьшится вдвое: m2 = (m+M)/2.(g/u)*(t2 – t1) = ln(2). t1 = 0. ==> (g/u)*t2 = ln(2) ==> t2 = ln(2)*u/g = ln(2)*4*10^3/9.8 = 282.9 c.
  2. Bремя, по истечении которого ракета израсходует весь запас топлива: (g/u)*(t3 – t1) = ln((m+M)/m) ==> (g/u)*(t3) = ln(9000)/1000) = (g/u)*(t3) = ln(9) ==> t3 = ln(9)*4*10^3/9.8 = 896.8 c.
  3. Графики временной зависимости массы ракеты (согласно (**)):
  1. (g/u)*t = ln(m°/m). Потенцируем: m°/m = exp(– (g/u)*t) = exp(-(9.8/(4*10^3)) *t) = exp(-0.00245*t) или:
  2. m°(t) = m°*exp(-0.00245*t). — Её график — см. На Картинке 2.
  3. Ответ: t2 = 283 c, t3 = 897 c. + график на картинке 2.
Татьяна Султанова
Татьяна Султанова
87 050
Лучший ответ