Question

Стартовавшая вертикально вверх ракета массой 500 кг за 5 с поднялась на высоту 300м Чему равна сила тяги ракеты если средняя сила сопротивления воздуха равна 1,5Н?

Answer 1

Скорее всего в условии опечатка и сила сопротивления воздуха равна 1,5 кН

Дано :

m = 500 кг

∆t = 5 c

h = 300 м

Fс = 1,5 кН = 1500 Н

---------------------

F - ?

Решение :

Для начала с проецируем все действующие силы на Ось Оу и запишем второй закон Ньютона

ma = F - mg - Fс

Отсюда

F = ma + mg + Fс

F = m( a + g ) + Fс

Теперь вычислим ускорение с которым двигалось тело

h = v0t + ( a∆t² )/2

При v0 = 0 м/с

h = ( a∆t² )/2

Отсюда

а = ( 2h )/∆t²

Поэтому

F = m( ( ( 2h )/∆t² ) + g ) + Fс

F = 500 ( ( ( 2 * 300 )/5² ) + 10 ) + 1500 = 18500 Н

Answer 2

Для определения силы тяги ракеты, нам нужно использовать законы движения и закон сохранения энергии. Мы можем определить работу, которую совершает сила тяги, чтобы поднять ракету на высоту 300 метров, и приравнять ее к изменению кинетической энергии ракеты.

1. Найдем работу, совершаемую силой тяги ракеты: Работа (работа тяги) = изменение потенциальной энергии + изменение кинетической энергии.

На земле ракета имеет только кинетическую энергию. Когда она поднялась на высоту 300 м, кинетическая энергия стала равна нулю, и вся энергия перешла в потенциальную энергию.

2. Найдем изменение потенциальной энергии ракеты: ΔПЭ = m * g * h,

где m - масса ракеты, g - ускорение свободного падения (приближенно равно 9,8 м/с²), h - высота подъема.

ΔПЭ = 500 кг * 9,8 м/с² * 300 м = 1 470 000 Н∙м.

3. Теперь определим работу силы сопротивления воздуха: Работа сопротивления воздуха = средняя сила сопротивления * путь.

Средняя сила сопротивления равна 1,5 Н (дано в задаче), а путь равен 300 м (поскольку ракета двигается вертикально вверх).

Работа сопротивления воздуха = 1,5 Н * 300 м = 450 Н∙м.

4. Теперь можем найти силу тяги ракеты, приравняв работу тяги к изменению потенциальной энергии плюс работе силы сопротивления воздуха:

Сила тяги = (ΔПЭ + Работа сопротивления воздуха) / время подъема.

Время подъема равно 5 секунд (дано в задаче).

Сила тяги = (1 470 000 Н∙м + 450 Н∙м) / 5 с = 1 470 450 Н / 5 с ≈ 294 090 Н.

Таким образом, сила тяги ракеты составляет около 294 090 Н.