Теорія:

Завдяки чому можуть рухатися люди, автомобілі, тварини?
Чому літають планери, птахи, метелики?
Чому плавають риби, катери, підводні човни?

Відповідь є простою: всі перелічені тіла від чогось відштовхуються.
 
Як пояснити рух космічного літального апарата, адже він не має можливості від чогось відштовхнутися?
(Проте космічні кораблі літають у відкритому космосі, виконують маневри, повертаються на Землю)
 
Від чого ж вони відштовхуються?

Проведемо дослід
Надуємо повітряну кульку і, не стягаючи її отвір ниткою, відпустимо. Кулька почне рухатись, і рухатиметься доти, поки з отвору виривається повітря.
 
455.jpg
 
Яка причина руху повітряної кульки у даному досліді?
 
Якщо отвір кульки закритий, вона перебуває в спокої й імпульс системи «кулька-повітря» дорівнює нулю.
Якщо отвір відкрити, то повітря почне вириватися назовні з досить великою швидкістю, тобто набуде певного імпульсу: 456.jpg.
Сама кулька теж набуде імпульсу: 457.jpg, напрямленого в бік, протилежний імпульсу повітря.
Реактивний рух — це рух, що виникає внаслідок відділення з деякою швидкістю від тіла якоїсь його частини.
458.jpg
 
Уявімо, що система «кулька-повітря» є замкненою. Тоді відповідно до закону збереження імпульсу загальний імпульс системи «кулька-повітря» залишається незмінним і дорівнює нулю:
 
459.jpg
 
460.jpg
 
Знак «-» свідчить про те, що кулька рухається в напрямку, протилежному напрямку руху повітря.
 
Де зустрічається реактивний рух у нашому житті?
 
1. Віддача автомата

Сила 461.jpg, яка діє на кулі, дорівнює швидкості зміни імпульсу куль:

462.jpg

n — кількість пострілів за секунду;

463.jpg — маса однієї кулі;

464.jpg — швидкість у момент вильоту з дула.
 
2. Реактивний рух ракети
Ракета — літальний апарат, який переміщується в просторі завдяки реактивній тязі, що виникає внаслідок відкидання ракетою частини власної маси.
468.jpg
 
Що є відокремлюваною частиною ракети?
 
Відокремлюваною частиною ракети є струмінь гарячого газу, який утворюється в ході згоряння палива. Коли газовий струмінь із величезною швидкістю викидається із сопла ракети, то оболонка ракети одержує потужний імпульс, напрямлений у бік, протилежний швидкості руху струменя.
Уявімо неймовірний варіант: у момент старту все паливо ракети згоряє відразу.
Оскільки до старту ракета перебуває у спокої, то закон збереження імпульсу після згоряння палива виглядав би так:

465.jpg
 
Спроектуємо векторне рівняння на цю вісь OY:
 
466.jpg
 
467.jpg
 
Чи може одноступенева ракета покинути Землю?
  
Якби паливо ракети згоряло миттєво, а руху ракети нічого не заважало б, то швидкість, набрана ракетою, була б достатньою для того, щоб вивести ракету на орбіту Землі.
Однак у реальності паливо згоряє поступово, а на рух ракети помітно впливає опір повітря. Розрахунки показують, що для досягнення необхідної швидкості маса палива має у \(200\) разів перевищувати масу оболонки, а це нереально реалізувати технічно.
 
469.jpg
 
Як технічно вирішити дану проблему?
 
Це можливо тільки за допомогою багатоступеневих ракет: у таких ракетах ступені зі спорожнілими паливними резервуарами відкидаються в польоті (потім вони згоряють в атмосфері через тертя об повітря).
При цьому маса ракети зменшується, відповідно збільшується швидкість її руху. Зазначимо, що всі ракети-носії космічних апаратів, як найперші, так і ті, що використовуються зараз, є багатоступеневими.
\(12\) квітня \(1961\) р. ракета-носій «Восток» вивела на орбіту космічний корабель «Восток», на борту якого був перший у світі космонавт Ю. О. Гагарін.
Цей політ був здійснений за ініціативою та під керівництвом видатного конструктора С. П. Корольова\((1907-1966)\), уродженця м. Житомира.
Джерела:
1. Фізика : підруч. для 9 кл. загальноосвіт. навч. закл. / [В. Г. Бар’яхтар С. О. Довгий, Ф. Я. Божинова, О. О. Кірюхіна] ; за ред. В. Г. Бар’яхтара С. О. Довгого. — Харків : Вид-во «Ранок», 2017. — 272 с. : іл., фот.
2. Фізика : підруч. для 9-го кл. загальноосвіт. навч. закл. / В.Д. Сиротюк. — Київ : Генеза, 2017. — 248 с. : іл.
3. Фізика : підруч. для 9 кл. загальноосвіт. навч. закладів / Т. М. Засєкіна, Д. О. Засєкін. — К. : УОВЦ «Оріон», 2017. — 272 с. : іл.
4. https://www.fizikanova.com.ua