1. Существуют величины, которые могут сохраняться при взаимодействии тел. Такой
величиной являются импульс.
Экспериментальные исследования взаимодействий различных тел — от планет и звёзд до
атомов и элементарных частиц — показали, что в любой системе взаимодействующих тел
при отсутствии действия со стороны других тел, не входящих в систему, или равенстве
нулю суммы действующих сил геометрическая сумма импульсов тел действительно
остаётся неизменной.
Закон сохранения импульса во многих случаях позволяет находить скорости
взаимодействующих тел даже тогда, когда значения действующих сил неизвестны.
Примером может служить реактивное движение.
Реактивное движение — это движение тела, которое возникает, когда от него
отделяется и движется с некоторой скоростью, какая-то его часть, т. е. движение,
возникающее за счёт выброса вещества.
Типичным примером реактивного движения может служить движение ракет. Для
простоты рассуждений будем считать, что ракета представляет собой замкнутую систему
(т. е. не будем учитывать действие на неё силы земного притяжения).
Рис. 1.
В ракете при сгорании топлива газы, нагретые до высокой температуры, выбрасываются
из сопла с большой скоростью относительно ракеты. Обозначим массу выброшенных
газов через m, а массу ракеты после истечения газов через M. Предположим, что
начальная скорость ракеты равна нулю. Тогда для замкнутой системы «ракета + газы» на
основании закона сохранения импульса можно записать:
mv1  Mv  0 ;
Mv  m v1 .

2. Отсюда получаем скорость ракеты:
m
v= – v1 ,
M
где v — скорость ракеты после истечения газов, измеряется в метрах в секунду,
сокращённо м / с ;
m — масса вылетевших газов, измеряется в килограммах, сокращённо кг ;
M — масса ракеты после истечения газов, измеряется в килограммах, сокращённо кг ;
v1 — скорость вылетевших из сопла газов, измеряется в метрах в секунду, сокращённо
м/ с.
Знак «минус» показывает, что направление скорости корпуса ракеты противоположно
направлению скорости вылетающих газов. Поэтому для перемещения ракеты в заданном
направлении струю выбрасываемых газов надо направить противоположно заданному
направлению движения.
Полученная формула для скорости ракеты справедлива лишь при условии, что вся масса
сгоревшего топлива выбрасывается из ракеты одновременно. На самом деле истечение
происходит постепенно в течение всего времени ускоренного движения ракеты. Каждая
последующая порция газа выбрасывается из ракеты, которая уже приобрела некоторую
скорость.
Ракета движется, не отталкиваясь от третьих тел, поэтому она может двигаться и в
космосе. Скорость ракеты можно увеличить двумя путями: увеличив скорость
вытекающих газов из сопла ракеты и увеличив массу сгораемого топлива. Но второй путь
приводит к уменьшению доли полезной массы — массы корпуса, а также перевозимого
груза. Реальная скорость ракеты будет значительно меньше рассчитанной по полученной
формуле, поскольку вблизи Земли заметно сопротивление воздуха и топливо сгорает не
сразу целиком, а постепенно. При этом масса ракеты уменьшается тоже постепенно.
Значительное снижение стартовой массы ракеты может быть достигнуто при
использовании многоступенчатых ракет, когда ступени ракеты отделяются по мере
выгорания топлива. Из процесса последующего разгона ракеты исключаются массы
контейнеров, в которых находилось топливо, отработавшие двигатели, системы
управления и т. д. Именно по пути создания экономичных многоступенчатых ракет
развивается современное ракетостроение.
Реактивное движение совершают самолёты, движущиеся со скоростями в несколько тысяч
километров в час. На принципе реактивного движения происходит движение водомётного
катера. Реактивное движение совершают и некоторые живые существа, например
осьминоги, каракатицы, кальмары.
Кальмар является самым крупным беспозвоночным обитателем океанских глубин. Он
передвигается по принципу реактивного движения, вбирая в себя воду, а затем с огромной
силой проталкивая её через особое отверстие — «воронку», и с большой скоростью (около
70 км/час) двигается толчками назад. При этом все десять щупалец кальмара собираются в
узел над головой и он приобретает обтекаемую форму.
Примеры решения задач
Задача 1.

3. Как осуществляется торможение космического корабля?
Решение
Газ из сопла ракеты вылетает в ту же сторону, куда движется ракета.
Задача 2.
Какую скорость получит модель ракеты, если масса её оболочки равна 300 г, масса пороха
в ней 100 г, а газы вырываются из сопла со скоростью 100 м/с? (Считайте истечение газа
из сопла мгновенным.)
Дано:
M = 300 г = 0,3 кг
m = 100 г = 0,1 кг
v1 = 100 м/с
v —?
Решение
По закону сохранения импульса mv1  Mv  0 ; Mv  m v1 , отсюда
m
v= – v1 .
M
Вычислим скорость модели ракеты:
0,1кг 100 м / с
v  33,3 м / с .
0,3кг
Ответ: v  33,3м / с . Знак «минус» показывает, что направление скорости корпуса ракеты
противоположно направлению скорости вылетающих газов.