Тема 3.4: Реактивное движение тела
Каталог тем по моделированию здесь: Моделирование на ЭВМ: Вступление и каталог.
От движения тела по инерции, логично перейти движению тела с переменной массой. Например, к движению ракеты.
1. Постановка задачи
В школьном курсе физики такое движение рассматривается упрощенно как частный случай закона сохранения импульса:
M*V = M1*V1 + m*u
, где M - масса ракеты до выброса газа, M1 - после выброса, m - масса газа, u - скорость газа, V - начальная и V1 - конечная скорости ракеты.
Желательно подвести учащихся к тому, что выброс газа (и потеря телом массы) осуществляется не разово, а непрерывно.
То есть, без дифференциального уравнения тут не обойтись (смотри Уравнение Мещерского).
2. Варианты решения.
Общеобразовательный класс - предлагается готовая рекурсивная формула, в которой на каждый интервал времени задается расход топлива.
План заполнения электронной таблицы.
Физико-математический класс - решение дифференциального уравнения численными методами, составление алгоритма и программы.
3. Самостоятельная работа учащихся (по индивидуальным заданиям).
Дополнительные варианты:
- Осуществить мягкую посадку ракеты на планету (Луну) при различных начальных условиях. Составить график расхода топлива.
- Попытаться минимизировать расход топлива
- Движение ракеты в поле силы тяжести Земли с целью поразить цель
- Движение ракеты в Солнечной системе с целью облета планеты
P.S. Для мягкой посадки была программа даже на БК-0010Ш, с которой охотно "игрались" учащиеся, только начинающие изучать физику.
P.P.S Прототип разрабатываемого SpaceX для дальних космических полетов аппарат Starship совершил "жесткую посадку", разбившись после испытательного полета. Давление в топливном баке было низким во время посадки, из-за чего скорость приземления была высокой.
От движения тела по инерции, логично перейти движению тела с переменной массой. Например, к движению ракеты.
1. Постановка задачи
В школьном курсе физики такое движение рассматривается упрощенно как частный случай закона сохранения импульса:
M*V = M1*V1 + m*u
, где M - масса ракеты до выброса газа, M1 - после выброса, m - масса газа, u - скорость газа, V - начальная и V1 - конечная скорости ракеты.
Желательно подвести учащихся к тому, что выброс газа (и потеря телом массы) осуществляется не разово, а непрерывно.
То есть, без дифференциального уравнения тут не обойтись (смотри Уравнение Мещерского).
2. Варианты решения.
Общеобразовательный класс - предлагается готовая рекурсивная формула, в которой на каждый интервал времени задается расход топлива.
План заполнения электронной таблицы.
Физико-математический класс - решение дифференциального уравнения численными методами, составление алгоритма и программы.
3. Самостоятельная работа учащихся (по индивидуальным заданиям).
Дополнительные варианты:
- Осуществить мягкую посадку ракеты на планету (Луну) при различных начальных условиях. Составить график расхода топлива.
- Попытаться минимизировать расход топлива
- Движение ракеты в поле силы тяжести Земли с целью поразить цель
- Движение ракеты в Солнечной системе с целью облета планеты
P.S. Для мягкой посадки была программа даже на БК-0010Ш, с которой охотно "игрались" учащиеся, только начинающие изучать физику.
P.P.S Прототип разрабатываемого SpaceX для дальних космических полетов аппарат Starship совершил "жесткую посадку", разбившись после испытательного полета. Давление в топливном баке было низким во время посадки, из-за чего скорость приземления была высокой.