Một tên lửa mang nhiên liệu có khối lượng tổng cộng là 10000 kg. Khi đang bay theo phương ngang với vận tốc 100 m/s, tên lửa phụt nhanh ra phía sau nó 1000 kg khí nhiên liệu với vận tốc 800 m/s so với tên lửa. Bỏ qua lực cản của không khí. Xác định vận tốc của tên lửa ngay sau khi khối khí phụt ra khỏi nó.
Chọn chiều chuyển động ban đầu của tên lửa là chiều dương. Vì hệ vật gồm tên lửa và khối khí chuyển động cùng phương, nên ta có thể biểu diễn tổng động lượng của hệ vật này dưới dạng tổng đại số.
Trước khi khí phụt ra : p 0 = MV.
Sau khi khí phụt ra : p = (M - m)V' + m(v + V').
Áp dụng định luật bảo toàn động lượng, ta có :
p = p 0 ⇒ (M - m)V' + m(v + V') = M.V
suy ra : V' = (MV - mv)/M = V - mv/M
Thay v = - 800 m/s, ta tìm được : V' = 100 - 1000.(-800)/10000 = 180(m/s)
Một tên lửa mang nhiên liệu có khối lượng tổng cộng là 10000 kg. Khi đang bay theo phương ngang với vận tốc 100 m/s, tên lửa phụt nhanh ra phía sau nó 1000 kg khí nhiên liệu với vận tốc 800 m/s so với tên lửa. Bỏ qua lực cản của không khí. Xác định vận tốc của tên lửa ngay sau khi khối khí phụt ra khỏi nó.
áp dụng định lý bảo toàn động lượng
m1v1 + m2v2 = (m1 + m2)v
=> v = (10000.100 + 1000.800)/(10000 + 1000) = 1800/11 \(\approx\)163,63
Một tên lửa có khối lượng tổng cộng 100 tấn đang bay với vận tốc 200m/s đối với Trái Đất thì phụt ra (tức thời) về phía sau 20 tấn khí với tốc độ 500m/s đối với tên lửa. Tính vận tốc của tên lửa sau khi phụt khí là:
VÌ SAO PHÓNG TÀU VŨ TRỤ PHẢI DÙNG TÊN LỬA NHIỀU TẦNG ?
Chỉ khi đạt được tốc độ bay 7,9 km/s thì vệ tinh nhân tạo hay tàu vũ trụ mới không rơi trở lại mặt đất. Các con tàu lên Mặt Trăng cần có tốc độ 11,2 km/s, còn muốn bay tới các hành tinh khác thì tốc độ phải lớn hơn nữa. Làm thế nào để đạt tốc độ đó? Chỉ có tên lửa đẩy mới đảm đương nổi việc này.
Muốn làm cho một vật thể chuyển động với tốc độ 7,9 km/s để thoát khỏi sức hút của Trái Đất, đòi hỏi phải dùng một năng lượng lớn. Một vật nặng 1g muốn thoát khỏi Trái Đất sẽ cần một năng lượng tương đương điện năng cần thiết để thắp sáng 1.500 bóng đèn điện 40W trong 1 giờ.
Mặt khác, tên lửa bay được là nhờ chất khisphutj ra phía sau tạo nên phản lực. Khí phụt ra càng mạnh, tên lửa bay càng nhanh. Muốn đạt được tốc độ bay rất lớn, ngoài tốc độ phụt khí rất cao, còn phải mang theo rất nhiều nhiên liệu. Nếu tốc độ phụt khí là 4.000 m/s, để đạt được tốc độ thoát ly là 11,2 km/s thì tên lửa phải chứa một số nhiên liệu nặng gấp mấy lần trọng lượng bản thân.
Các nhà khoa học đã cố gắng giải quyết vấn đề này một cach thỏa đáng. Làm sao để trong quá trình bay, cùng với sự tiêu hao nhiên liệu sẽ vứt bỏ được những bộ phận không cần thiết nữa, giảm nhẹ trọng lượng đang tiếp tục quá trình bay, nâng cao tốc độ bay. Đó chính là phương án sử dụng tên lửa nhiều tầng. Hiện nay phóng vệ tinh nhân tạo hoặc tàu vũ trụ vào không gian đều sử dụng loại tên lửa này.
Tên lửa nhiều tầng có ít nhất hai tên lửa trở lên, lắp liên tiếp nhau. Khi nhiên liệu ở tên lửa dưới cùng hết, nó tự động tách ra và tên lửa thứ hai lập tức được phát động. Khi tên lửa thứ hai dùng hết nhiên liệu, nó cũng tự động tách ra và tên lửa thứ ba tiếp đó được phát động... cứ như vậy sẽ làm cho vệ tinh hoặc tàu vũ trụ đặt ở tầng trên cùng đạt được tốc độ từ 7,9km/s trở lên để bay quanh Trái Đất hoặc thoát khỏi Trái Đất.
Dùng tên lửa nhiều tầng tuy có thể giải quyết vấn đề bay trong vũ trụ nhưng tiêu hao nhiên liệu rất lớn. Giả sử chúng ta dùng tên lửa 4 tầng để đưa tàu vào không gian, tốc độ phụt khí của mỗi tầng này là 2,5km/s, tỉ lệ giữa trọng lượng nhiên liệu và vỏ là 4/1, như vậy muốn cho một con tàu nặng 30kg ở tầng cuối đạt được tốc độ 12km/s thì trọng lượng toàn bộ tên lửa và nhiên liệu khi bắt đầu phóng phải tới trên 1.000 tấn.
Ngày nay, các tàu không gian còn có thể được nâng lên bởi các tên lửa đẩy gắn ở bên sườn. Chẳng hạn thế hệ tàu Ariane 5.
tàu vũ trụ có vận tốc hành trình là mach 12-15. tàu vũ trụ phóng ra ko gian cần tên lửa đa tầng phóng theo từng giai đoạn thì sẽ bay với một tốc độ khủng khi ra ko gian và đích cuối là vệ tinh tách khỏi tên lủa đẩy
chỉ còn cách tạo ra một gia tốc lớn hơn cho vệ tinh
VÌ SAO PHÓNG TÀU VŨ TRỤ PHẢI DÙNG TÊN LỬA NHIỀU TẦNG ?
Chỉ khi đạt được tốc độ bay 7,9 km/s thì vệ tinh nhân tạo hay tàu vũ trụ mới không rơi trở lại mặt đất. Các con tàu lên Mặt Trăng cần có tốc độ 11,2 km/s, còn muốn bay tới các hành tinh khác thì tốc độ phải lớn hơn nữa. Làm thế nào để đạt tốc độ đó? Chỉ có tên lửa đẩy mới đảm đương nổi việc này.
Muốn làm cho một vật thể chuyển động với tốc độ 7,9 km/s để thoát khỏi sức hút của Trái Đất, đòi hỏi phải dùng một năng lượng lớn. Một vật nặng 1g muốn thoát khỏi Trái Đất sẽ cần một năng lượng tương đương điện năng cần thiết để thắp sáng 1.500 bóng đèn điện 40W trong 1 giờ.
Mặt khác, tên lửa bay được là nhờ chất khisphutj ra phía sau tạo nên phản lực. Khí phụt ra càng mạnh, tên lửa bay càng nhanh. Muốn đạt được tốc độ bay rất lớn, ngoài tốc độ phụt khí rất cao, còn phải mang theo rất nhiều nhiên liệu. Nếu tốc độ phụt khí là 4.000 m/s, để đạt được tốc độ thoát ly là 11,2 km/s thì tên lửa phải chứa một số nhiên liệu nặng gấp mấy lần trọng lượng bản thân.
Các nhà khoa học đã cố gắng giải quyết vấn đề này một cach thỏa đáng. Làm sao để trong quá trình bay, cùng với sự tiêu hao nhiên liệu sẽ vứt bỏ được những bộ phận không cần thiết nữa, giảm nhẹ trọng lượng đang tiếp tục quá trình bay, nâng cao tốc độ bay. Đó chính là phương án sử dụng tên lửa nhiều tầng. Hiện nay phóng vệ tinh nhân tạo hoặc tàu vũ trụ vào không gian đều sử dụng loại tên lửa này.
Tên lửa nhiều tầng có ít nhất hai tên lửa trở lên, lắp liên tiếp nhau. Khi nhiên liệu ở tên lửa dưới cùng hết, nó tự động tách ra và tên lửa thứ hai lập tức được phát động. Khi tên lửa thứ hai dùng hết nhiên liệu, nó cũng tự động tách ra và tên lửa thứ ba tiếp đó được phát động... cứ như vậy sẽ làm cho vệ tinh hoặc tàu vũ trụ đặt ở tầng trên cùng đạt được tốc độ từ 7,9km/s trở lên để bay quanh Trái Đất hoặc thoát khỏi Trái Đất.
Dùng tên lửa nhiều tầng tuy có thể giải quyết vấn đề bay trong vũ trụ nhưng tiêu hao nhiên liệu rất lớn. Giả sử chúng ta dùng tên lửa 4 tầng để đưa tàu vào không gian, tốc độ phụt khí của mỗi tầng này là 2,5km/s, tỉ lệ giữa trọng lượng nhiên liệu và vỏ là 4/1, như vậy muốn cho một con tàu nặng 30kg ở tầng cuối đạt được tốc độ 12km/s thì trọng lượng toàn bộ tên lửa và nhiên liệu khi bắt đầu phóng phải tới trên 1.000 tấn.
Ngày nay, các tàu không gian còn có thể được nâng lên bởi các tên lửa đẩy gắn ở bên sườn. Chẳng hạn thế hệ tàu Ariane 5.
Một tên lửa vũ trụ khi bắt đầu rời bệ phóng trong giây đầu tiên đã phụt ra một lượng khí đốt 1300 kg với vận tốc 2500m/s. Lực đẩy tên lửa tại thời điểm đó là:
A. 3,5.106N. B. 3,25.106N. C. 3,15.106N. D. 32,5.106N.
Ta có : \(\overrightarrow{F}=-\overrightarrow{p}=-m\overrightarrow{v}\)
Mà F và v ngược hướng .
\(\Rightarrow F=mv=1300.2500=3250000=3,25.10^6\left(N\right)\)
Vậy đáp án B .
Một tên lửa được phóng lên theo phương 30° so với phương ngang với tốc độ 2.67m/s biết tên lửa có khối lượng 100kg A, tìm quỹ đạo chuyển động của tên lửa B, tên lửa bay cao nhất và xa nhất bao nhiêu
Một tên lửa có khối lượng 100 tấn đang bay với vận tốc 200 m/s đối với trái đất thì phụt ra tức thời 20 tấn khí với vận tốc 500 m/s đối với tên lửa. Tính vận tốc của tên lửa trong hai trường hợp. Bỏ qua sức hút của trái đất
a. Phụt ra phía sau ngược chiều với chiều bay của tên lửa.
b. Phụt ra phía trước cùng chiều với chiều bay tên lửa
Chọn chiều dương là chiều chuyển động của tên lửa
a.Ta có v k = v 0 − v
Theo định luật bảo toàn động lượng ta có:
m 0 v 0 = ( m 0 − m ) v / + m ( v 0 − v ) ⇒ v / = m 0 v 0 − m . ( v 0 − v ) m 0 − m = 100000.200 − 20000 ( 200 − 500 ) 100000 − 20000 = 325 ( m / s )
Tên lửa tăng tốc
b. Ta có v k = v 0 + v
Theo định luật bảo toàn động lượng ta có
m 0 v 0 = ( m 0 − m ) v / + m ( v 0 + v ) ⇒ v / = m 0 v 0 − m . ( v 0 + v ) m 0 − m = 100000.200 − 20000 ( 200 + 500 ) 100000 − 20000 = 75 ( m / s )
Tên lửa giảm tốc độ
Một tên lửa có tổng khối lượng là 15 tấn, nó đang bay lên thẳng đứng với vận tốc 200m/s . Tính vận tốc của tên lửa khi nó phụt ra phía sau lượng khí khối lượng 3 tấn với vận tốc 500m/s
Chọn chiều dương là chiều tên lửa bắt đầu chuyển động.
Bảo toàn động lượng: \(\overrightarrow{p_1}+\overrightarrow{p_2}=\overrightarrow{p}\)
\(\Rightarrow m_1\cdot\left(-v_1\right)+m_2\cdot v_2=M\cdot V\)
\(\Rightarrow3\cdot1000\cdot\left(-500\right)+\left(15-3\right)\cdot1000\cdot v_2=15\cdot1000\cdot200\)
\(\Rightarrow v_2=375\)m/s
