Теория:
Пример:
характер движения воздушного шарика, отпущенного с возможностью выпускать воздух через узкое отверстие, отличается скоростью движения, траекторией полёта и источником энергии движения.
Рис. \(1\). Полёт воздушного шарика
Какова механика полёта шарика?
Надувая шарик, мы создаем в нем повышенное давление. Потом завязываем отверстие ниткой, чтобы воздух не выходил. В этот момент времени шарик и воздух в нем находятся в покое. Следовательно, суммарный импульс системы шарик-воздух равен нулю:
.
Если развязать нитку, воздух начнет выходить из шарика с некоторой скоростью. Значит, мы можем говорить об импульсе выходящего воздуха. Направление импульса совпадает с направлением движения воздуха.
.
При выполнении закона сохранения импульса общий импульс системы тел шарик-воздух не должен измениться (т.е. должен быть равен нулю):
.
Чтобы выполнялось это условие, воздух движется в одну сторону, а шарик — в противоположную, причем их скорости таковы, что модули импульса воздушной струи и шарика равны.
Векторы импульсов шарика и воздушной струи совпадают с направлениями векторов скоростей. Векторы скоростей, а следовательно и импульсов, направлены в противоположные стороны. В результате равенства модулей и противоположности направлений, суммарный импульс воздушной струи и шарика остаётся равным нулю, т.е. таким же, как и до начала движения.
Данная демонстрация движения шарика при истечении из него потока воздуха является примером реактивного движения. Направление скорости движения воздуха противоположно направлению скорости движения самого шарика, поэтому импульс шарика противоположен импульсу воздушной струи.
Реактивное движение — это движение, которое возникает при отделении от тела некоторой его части с определённой скоростью.
Вращение устройства, показанного на рисунке, основано на реактивном движении в жидкости.
Рис. \(2\). Демонстрация реактивного движения, сегнерово колесо
По сообщающимся с сосудом изогнутым трубкам вытекает вода. Струя из трубки ударяет в стенку поддона или просто с большим давлением бьет из трубки. За счет отбрасывания воды трубка движется в противоположную сторону и сосуд вращается.
Такой пример показывает, что для реактивного движения можно использовать не только газ, но и жидкость.
Многие морские существа пользуются реактивным движением: кальмары, осьминоги, каракатицы.
Рис. \(3\). Движение медузы
Например, кальмар засасывает воду в мантийную полость, а затем резко выталкивает струю воды через воронку. Надо отметить тот факт, что тело кальмара своими внешними формами сходно с ракетой.
Рис. \(4\). Движение кальмара
Реактивное движение в природе можно проиллюстрировать и примерами из мира растений.
Бешеный огурец (лат. Ecballium elaterium через др.-греч. ἐκβάλλω — "выбрасываю") известен свойством выстреливать семенами на расстояние более \(6\) м. Это происходит из-за высокого давления внутри плода.
Рис. \(5\). Бешеный огурец
Источники:
Рис. 1. Полёт воздушного шарика.
Рис. 2. Демонстрация реактивного движения, сегнерово колесо. https://www.shutterstock.com/ru/image-vector/segners-wheel-which-demonstration-reactive-action-1206646222. 2021-08-22
Рис. 3. Движение медузы.
Рис. 4. Движение кальмара.
Рис. 5. Бешеный огурец.