Игрушечная ракета стартует с горизонтальной площадки

Обновлено: 24.04.2024

Вопрос по физике:

Игрушечная ракета летит над над горизонтальным футбольным полем параллельно его поверхности с ускорением, направленным горизонтально. Движение происходит в воздухе. Куда в этот момент направлен вектор силы тяги двигателя ракеты?
1) горизонтально →
2) вертикально ↑
3) вверх под некоторым углом к горизонту ↗
4) вниз под некоторым углом к горизонту ↘

Трудности с пониманием предмета? Готовишься к экзаменам, ОГЭ или ЕГЭ?

Воспользуйся формой подбора репетитора и занимайся онлайн. Пробный урок - бесплатно!

19.09.2015 01:26
Физика
remove_red_eye 3542
thumb_up 23

Ответы и объяснения 1

Если скорость не больше первой космической, то 3 подходит.
(Только на практике ракета на самом деле будет кувыркаться,задача очень надуманная).

Знаете ответ? Поделитесь им!

Как написать хороший ответ?

Чтобы добавить хороший ответ необходимо:

Отвечать достоверно на те вопросы, на которые знаете правильный ответ;
Писать подробно, чтобы ответ был исчерпывающий и не побуждал на дополнительные вопросы к нему;
Писать без грамматических, орфографических и пунктуационных ошибок.

Этого делать не стоит:

Копировать ответы со сторонних ресурсов. Хорошо ценятся уникальные и личные объяснения;
Отвечать не по сути: «Подумай сам(а)», «Легкотня», «Не знаю» и так далее;
Использовать мат - это неуважительно по отношению к пользователям;
Писать в ВЕРХНЕМ РЕГИСТРЕ.

Есть сомнения?

Не нашли подходящего ответа на вопрос или ответ отсутствует? Воспользуйтесь поиском по сайту, чтобы найти все ответы на похожие вопросы в разделе Физика.

Трудности с домашними заданиями? Не стесняйтесь попросить о помощи - смело задавайте вопросы!

Физика — область естествознания: естественная наука о простейших и вместе с тем наиболее общих законах природы, о материи, её структуре и движении.

Тип 7 № 6951

Шарик свободно падает без начальной скорости сначала с высоты 40 м над землёй, а затем — с высоты 20 м над землёй. Сопротивление воздуха пренебрежимо мало. Определите, как в результате этого изменятся следующие физические величины: путь, пройденный шариком за последнюю секунду полета; путь, пройденный шариком за вторую секунду полета.

Для каждой величины определите соответствующий характер изменения:

Запишите в таблицу выбранные цифры для каждой физической величины. Цифры в ответе могут повторяться.

При свободном падении скорость зависит от времени полета и ускорения свободного падения: и не зависит от высоты падения тела.

То есть скорость на второй секунде падения одинакова в обоих случаях.

Расстояние в 20 м тело пройдет быстрее, чем 40 м. Поэтому расстояние, пройденное за последнюю секунду при падении с 40 м больше, чем при падении с 20 м.

Аналоги к заданию № 6919: 6951 Все

В первом случае тело за первую секунду полёта проходит путь 10 м(g=10м/с), во вторую секунду 20 метров, за третью(то есть последнюю) проходит оставшиеся 10 м.

Во втором случае расстояние всего 10 метров. Значит за первую секунду - 10 метров. За вторую - оставшиеся 10 метров. Значит ответ 32. Если я не прав, хотелось бы услышать почему=)

За вторую секунду оба тела проходят 15 м.

За последнюю секунду первое тело — 23,28 м, второе — 15 м.

Тип 8 № 7106

В момент t = 0 шарик бросили вертикально вверх с начальной скоростью v (см. рис.). Сопротивление воздуха пренебрежимо малo. Установите соответствие между графиками и физическими величинами, зависимости которых от времени эти графики могут представлять (t₀ — время полёта).

К каждой позиции первого столбца подберите соответствующую позицию второго и запишите в таблицу выбранные цифры под соответствующими буквами.

1) координата y шарика

2) проекция скорости шарика v_y

3) проекция ускорения шарика a_y

4) модуль силы тяжести, действующей на шарик

Запишите в ответ цифры, расположив их в порядке, соответствующем буквам:

Соотнесем физические величины с графиками:

Скорость шарика вначале направлена вверх и принимает положительное значение, затем линейно уменьшается, достигает значения нуля в верхней точке и изменяет направление на противоположное. Поэтому график A — график проекции скорости

Шарик движется под действием ускорения свободного падения, которое постоянно и направлено вниз, поэтому график Б — график проекции ускорения

Модуль силы тяжести, действующей на шарик, положителен.

Из рисунка видно, что координата y шарика увеличивается и в начальный момент времени

Тип 24 № 7127

Маленький шарик, подвешенный к потолку на лёгкой нерастяжимой нити, совершает колебания в вертикальной плоскости. Максимальное отклонение нити от вертикали составляет угол α = 60°. Сделайте рисунок с указанием сил, приложенных к шарику в тот момент, когда шарик движется влево-вверх, а нить образует угол β = 30° с вертикалью (см. рис.). Покажите на этом рисунке, куда направлено в этот момент ускорение шарика (по нити, перпендикулярно нити, внутрь траектории, наружу от траектории). Ответ обоснуйте. Сопротивление воздуха не учитывать.

1. К шарику приложены сила тяжести направленная вертикально вниз, и сила натяжения нити направленная по нити вверх (см. рис.).

2. В промежуточной точке скорость шарика υ ≠ 0, поэтому у шарика есть центростремительное ускорение a_{ц. с.} ≠ 0, направленное к центру окружности, по которой движется шарик.

3. Проекция ускорения шарика на касательную к окружности равна по модулю g · sinβ. Поэтому у шарика есть касательная составляющая ускорения a_τ ≠ 0, направленная в сторону положения равновесия.

Поскольку ракета является игрушечной, будем считать, что в области пространства, где происходит движение ракеты, ускорение свободного падения остается постоянным. Кроме того, лабораторную систему, неподвижную относительно стартовой площадки, будем считать инерциальной. Начало отсчета лабораторной системы совместим с точкой старта, ось этой системы направим вертикально вверх, а ось горизонтально так, чтобы траектория ракеты лежала в плоскости . По условию задачи влиянием воздуха на ракету следует пренебречь. Поэтому можно утверждать, что на летящую с работающим двигателем ракету действуют только постоянная сила тяги ее двигателя и сила тяжести , где масса ракеты, остающаяся по условию неизменной. Поскольку скорость ракеты в любой момент времени (в том числе и в момент старта) должна быть направлена по касательной к траектории, ось выбранной системы координат должна быть осью симметрии параболы, ветвь которой по условию задачи является траекторией полета ракеты с работающим двигателем. Учитывая сказанное и то, что сила тяги двигателя постоянна и образует с горизонтом угол , можно утверждать, что проекции силы тяги на оси выбранной системы координат должны удовлетворять условию: . Следовательно, до момента времени выключения двигателя скорость ракеты вдоль оси оставалась постоянной и равной , а вдоль оси величина ускорения ракеты была равна . Поэтому в момент выключения двигателя проекции вектора скорости ракеты на оси выбранной системы координат были равны

$\begin v_x = \textsl\tau \quad > \quad v_y = v_0 ,\end$

а ракета поднялась на высоту

$\begin h = v_0 \tau .\end$

После выключения двигателя ракета совершает свободное падение, т.е. движется вдоль оси с неизменной скоростью, а вдоль оси с ускорением . Следовательно, за время свободного падения, согласно закону сохранения механической энергии, ее кинетическая энергия увеличивается на величину работы сил тяжести и становится равной

$\begin \mathchoice>>> + m\textslh ,\end$

где модуль скорости ракеты в момент падения. Подставляя в это выражение ранее найденные значения , и , получим

$\begin u = v_0 + \textsl\tau .\end$

Учитывая, что величина горизонтальной составляющей скорости ракеты в момент падения была равна , можно утверждать, что при выполнении сделанных предположений угол наклона скорости ракеты к вертикали в указанный момент должен удовлетворять соотношению

$\begin \sin \alpha = \mathchoice>\tau >\tau>> , \end$

а потому искомое время работы двигателя, с учетом того, что , равно

$\begin \tau = \mathchoice\left( \right)>> = 1 >.\end$

Введение

Для того, чтобы было понятно, о чем идет речь, необходимо объяснить используемые термины и рассказать в общем, как происходит пуск ракеты-носителя.
Прежде всего, ракету-носитель и полезную нагрузку доставляют на космодром. Ракета-носитель практически всегда доставляется в разобранном виде, потому что так её проще перевозить. Затем ракету и полезную нагрузку собирают в одно целое и проверяют в специальном здании, которое для разных ракет в разных странах имеет множество различных названий: МИК (монтажно-испытательный комплекс), техническая позиция, технический комплекс, VAB (Vertical Assembly Building, здание вертикальной сборки), assembly building (здание сборки) и т.п. Затем ракета-носитель, обычно в сборе вместе с полезной нагрузкой, транспортируется на специальную площадку, с которой происходит пуск. Эта площадка имеет также множество названий — стартовый комплекс, стартовый стол, стартовое сооружение и т.п. Ракета, поставленная вертикально, весьма высокая штука, поэтому обычно есть т.н. башня обслуживания, которая позволяет добраться до нужных мест на уже установленной ракете.

Когда ракеты были маленькими

Чем меньше ракета, тем проще стартовый комплекс и меньше трудностей с ним. На заре ракетостроения весь стартовый комплекс состоял из ровной бетонной площадки, опоры для ракеты на небольших ножках и простенькой башни обслуживания:

Фау-2 и приставные лестницы.

Более продвинутый вариант башни обслуживания. Конус внизу установлен для равномерного выброса газов в стороны.

Даже на пилотируемых пусках со стартовыми комплексами небольших ракет не было особых сложностей:

1961 год, первая пилотируемая миссия программы «Меркурий» — «Mercury-Redstone 3». Башня движется на рельсах, технология аналогична строительному крану. Под стартовой опорой виден такой же конус для равномерного рассеивания газов.

В принципе, для небольших ракет такой подход жив и сегодня. Небольшая стартовая масса означает сравнительно небольшую мощность двигателя и отсутствие проблем с отведением газов, сравнительно короткое воздействие высокой температуры, что снижает требования к материалам.

РН «Космос-3М», совсем недавно снята с эксплуатации. Слева видна башня обслуживания, справа — простой стартовый стол.

На Западе примерно то же самое — небольшую ракету можно поставить на старт промышленным автокраном:

Слева Taurus, справа Minotaur V.

И пускать с более высокого, но всё равно простого стартового сооружения:

Слева Taurus, справа Minotaur V.

Как расцветал тюльпан

Наверное, самый необычный стартовый комплекс — у семейства ракет «Р-7». Во-первых, это единственный комплекс, в котором ракета не стоит на столе, а подвешена за середину. Во-вторых, в ранних версиях стартовый стол поворачивается целиком перед запуском. Ну и в-третьих, вместо башни обслуживания сделаны две «полубашни», которые, к тому же, отходят от ракеты поворотом в вертикальной плоскости. Почему были приняты такие решения?
Решение по первому пункту очень хорошо описано у Б.Е. Чертока. У ракет семейства Р-7 первая и вторая ступени собраны в пакет. И этот пакет очень плохо устанавливался на стартовый стол — требовалось серьезное усиление хвостового отсека, а это лишний вес, и возрастало ветровое сопротивление. Даже были идеи построить стену вокруг старта. Эскиз транспортного устройства, которое вывозило ракету и ставило на четыре стартовых стола, по одному для каждого бокового блока, тоже никого не воодушевлял. И тут возникла очень красивая инженерная идея. В полёте усилия боковых блоков передаются на центральный блок через их верхние части. Так почему бы не подвесить ракету на старте за эти же самые силовые узлы? В этом случае ракета на старте испытывает те же нагрузки, что и в полёте, и не надо специальных мер по усилению конструкции. А погружение ракеты внутрь стартового сооружения решает проблемы с ветровой нагрузкой.

Схема стартового стола. В самом низу есть ещё выдвижной стол для доступа персонала, здесь не показан.

Пункт два исходил из задачи облегчения работы системе управления. В то время развернуть ракету вместе со стартовым столом перед пуском было проще, чем настраивать разворот после старта для аналоговой системы управления. Сейчас, в век компьютеров, это уже анахронизм. На Байконуре столы умеют поворачиваться, и это используют, как доставшееся в наследство, а на новых стартовых комплексах (Куру, Восточный) столы уже без поворотных устройств.

Фото стартового сооружения в Куру.

Третий пункт обусловлен постоянными апгрейдами ракет семейства «Р-7». Сначала была простая одноуровневая площадка:

Когда «Р-7» стала «Востоком», к одноуровневой площадке добавили подвижную башню обслуживания:

Для «Восходов» и «Молний» ещё добавили уровней:

Итог немного предсказуем :)

Это Плесецк, тут 9 уровней, на Байконуре 8.

Несмотря на красивый вид, сооружение не очень комфортное. Площадки открытые, продуваются всеми ветрами, и работа в мороз или жару — это незаметный героизм стартовых расчетов. Поэтому, когда стали строить старт «союзов» в Куру, спроектировали обычную мобильную башню (был ещё один фактор, о нем будет чуть позже):

Хороший результат эксплуатации новой башни привел к тому, что на «Восточном» будет такая же.

Пушки к бою едут задом

Отдельная интересная дилемма — это транспортировка ракеты на старт. И, конечно же, есть много возможных вариантов решения, со своими плюсами и минусами. Во-первых, ракету в сборе можно вообще никуда не везти — собрать сразу на старте, проверить и пустить. Во-вторых, ракету можно собрать горизонтально, отвезти на старт, установить её вертикально, и пустить. В-третьих, ракету можно собрать вертикально, и отвезти на старт сразу в вертикальном положении. А ещё можно эти варианты смешать.

Первый вариант реализуют, в основном, для небольших ракет (потому что это просто):

Снова Taurus. Слева, укрытая синим, первая ступень.

Также с этим вариантом экспериментировали, внезапно, индусы. Ракета PSLV собиралась сразу на стартовом столе.

Не нужно возить ракету на старт.

Нужно увозить от старта монтажно-испытательный комплекс.

Вариант второй — это советская/российская школа, а также SpaceX. «Союзы», «Протоны», «Космосы», «Н-1», «Энергии», «Зениты» и «Falcon'ы» едут на старт в горизонтальном положении. Транспортер также является установщиком, и вертикализует ракету.

Длинный МИК построить проще, чем высокий.
Везти в горизонтальном положении проще.

От ракеты и полезной нагрузки требуется дополнительная прочность на изгиб.

На ракету и полезную нагрузку действует сила только в направлении «верх-низ».
Не нужен установщик и процедура вертикализации.

Нужен высокий МИК.
Несколько более сложная транспортировка.

Сочетает в себе удобства горизонтальной транспортировки и вертикальной сборки.

Требуется чистая комната, мини-МИК в башне обслуживания.

Дилемма башни

Дилемма башни 2

Ещё один вопрос, опять же связанный с башней — это вопрос её подвижности. Насколько необходимо и обосновано тратить деньги на то, чтобы башня могла отъезжать от старта? Тут руководствуются инженерной целесообразностью. Неподвижная башня должна выдерживать взрыв ракеты на старте. Подвижная же должна иметь моторы, колёса и рельсы, а также систему растягивания и собирания коммуникаций и трубопроводов. Что получается проще, дешевле и привычнее, то и делают. Здесь нет национальных школ, в каждом проекте инженеры делают как считают более удобным. Например, для «Протона» сделали мобильную башню:

А для «Ангары» — уже стационарную:

Трон Гулливера

Нельзя оставить без внимания стартовые комплексы для сверхтяжелых ракет. Размеры и сложность этих систем, а также выбранные технические решения просто поразительны.

Американцы действовали в традициях своей школы — вертикальной сборки и транспортировки. Ключевым элементом стал тягач-транспортер, который возил ракету вместе с частью стартового стола и башни обслуживания. Это менее известно, но была ещё вторая половина башни, которую возил тот же тягач:

«Сатурн-V» с верхней частью стартового стола и одной башней обслуживания едет на старт. Вторая башня ждёт своей очереди в «тупике» дорог для тягача. Вдалеке видно здание вертикальной сборки.

Небольшой инженерный курьез. Миссии «Аполлонов» к станции «Скайлэб» и миссия «Союз-Аполлон» использовали этот же стартовый комплекс LC39, но меньшую ракету — Saturn-IB. Для того, чтобы ракета стояла напротив тех же мачт на гораздо большем стартовом сооружении, был сделан «детский стульчик» — ферменная конструкция, поднявшая ракету до высоты «Сатурна-V»:

Советская ракета «Н-1» тоже была сделана в родных традициях, её везли в горизонтальном положении на гигантском установщике два тепловоза по параллельным рельсам. Разве что башня обслуживания была несколько необычной — достаточно небольшой.

С началом разработки многоразовых кораблей стартовые комплексы ждала одинаковая судьба — они были переделаны под многоразовые корабли по обеим сторонам океана.
В США была сделана очень изящная башня обслуживания с поворотным элементом:

В СССР был сделан комплекс из двух башен рядом:

Большие трубы на левой башне — система посадки и аварийной эвакуации экипажа. Фото с сайта Буран.ру, копирайт пришлось отрезать при кадрировании.

Газоводы

Если вы внимательно смотрели на поверхность под стартовым столом на фотографиях, то наверняка заметили туннели, проёмы, углубления. Это газоводы, они нужны для отведения выбрасываемых ракетой газов. Для мощных двигателей тяжелых ракет простого конуса под днищем уже недостаточно. Конструкция их может быть разной, в США чаще использовали насыпной стартовый стол с орошаемыми водой газоводами на уровне земли. Вода смягчает ударную волну и снижает температурную нагрузку на стенки. У нас газоводы обычно сухие и расположены ниже уровня земли. Апрельский пуск «Falcon'a» показал, что в случае использования орошаемых подземных газоводов стоит следить за уровнем жидкости в них — ракета стартовала сквозь фонтан грязи, хорошо, что это не вызвало проблем.

Заключение

В заключение красивое видео замедленного пуска «Зенита» на «Морском старте». Видна работа стартовых механизмов и испарение падающего льда.

Игрушечная ракета летит над над горизонтальным футбольным полем параллельно его поверхности с ускорением, направленным горизонтально.

Движение происходит в воздухе.

Куда в этот момент направлен вектор силы тяги двигателя ракеты?

3) вверх под некоторым углом к горизонту ↗

4) вниз под некоторым углом к горизонту ↘.

Если скорость не больше первой космической, то 3 подходит.

(Только на практике ракета на самом деле будет кувыркаться, задача очень надуманная).

ПОМОГИТЕ СРОЧНО ПОЖАЛУЙСТАТело брошено горизонтально с некоторой высоты с начальной скоростью 10 м / с?

ПОМОГИТЕ СРОЧНО ПОЖАЛУЙСТА

Тело брошено горизонтально с некоторой высоты с начальной скоростью 10 м / с.

Через какое время вектор скорости будет направлен под углом 45 к горизонту.

Стрелу выпустили из лука под углом 30 к горизонту с начальной скоростью 40 м / с.

Каков будет модуль вектора перемещения стрелы через 2 с движения.

1. На горизонтальной крышке стола лежит учебник массой m = 0, 5 кг?

1. На горизонтальной крышке стола лежит учебник массой m = 0, 5 кг.

В некоторый момент времени на него начинает действовать горизонтально направленная сила F (с вектором), модуль которой равен 2 Н.

В результате учебник начинает двигаться поступательно.

Опреелите ускорение учебника, если коэффициент трения μ между ним и поверхностью стола равен 0, 3.

2. Как изменится ответ в задаче 1, если сила F (с вектором) , действующая на учебник, будет направлена не горизонтально, а под углом 30° к горизонту : а) вверх, 2) вниз?

Что общего у движений тел, брошенных вертикально, горизонтально и под углом к горизонту?

Что общего у движений тел, брошенных вертикально, горизонтально и под углом к горизонту.

Небольшой камень бросили с ровной горизонтальной поверхности земли под углом к горизонту?

Небольшой камень бросили с ровной горизонтальной поверхности земли под углом к горизонту.

На какую максимальную высоту поднялся камень, если ровно через 1 с после броска его скорость была направлена горизонтально?

Небольшой камень, брошенный с ровной горизонтальной поверхности упал под углом к горизонту, упал обратно на землю в 20 м от места броска?

Небольшой камень, брошенный с ровной горизонтальной поверхности упал под углом к горизонту, упал обратно на землю в 20 м от места броска.

Чему была равна скорость камня через 1 с после броска, если в этот момент она была направлена горизонтально?

Помогите пожалуйста?

Небольшой камень брошенный с ровной горизонтальной поверхности земли под некоторым углом к горизонту, достиг максимальной высоты 4, 05.

Сколько времени прошло от броска до того момента, когда его скорость была направленна горизонтально?

Тело лежит на поверхности стола?

Тело лежит на поверхности стола.

Действует ли сила трения на тело, если поверхность горизонтальна?

А если она наклонена под небольшим углом к горизонту?

Небольшой камень, брошенный с ровной горизонтальной поверхности под некоторым углом к горизонту, достиг максимальной высоты 20 м?

Небольшой камень, брошенный с ровной горизонтальной поверхности под некоторым углом к горизонту, достиг максимальной высоты 20 м.

Сколько времени прошло от броска до того момента, когда его скорость стала направена горизонтально?

Небольшое тело массой 100 г тянут по горизонтальной поверхности с силой 40 мН?

Небольшое тело массой 100 г тянут по горизонтальной поверхности с силой 40 мН.

Если эта сила приложена под углом 60º вверх к горизонту – тело движется равномерно.

С каким по величине ускорением будет двигаться тело, если эту силу приложить под углом 30º вверх к горизонту?

НЕлп люди, спасите?

НЕлп люди, спасите!

На рисунке 1 изображена траектория движения тела, брошенного горизонтально из точки А.

Изобразите в точке В векторы скорости, ускорения и силы, действующей на него.

Сопротивлением воздуха принебречь.

А) Векторы силы и ускоренеия направлены вертикально вниз, вектор скорости направлен по касательной в точке В вниз.

В) Вектор скорости направлен про касательной в точке В вниз, вектор ускорения направлен вниз, вектор скорости - вверх.

Г)Три вектора направлены вертикально вниз.

Читайте также: