Механическая ракета

Законы меха­ники поз­во­ляют сде­лать опыт, захва­ты­вающий внима­ние детей на про­тяже­нии уже многих деся­ти­ле­тий. В современ­ной реа­ли­за­ции в упругий шарик вкле­и­ва­ется длин­ный пластмас­со­вый стержень, на кото­рый насажи­ва­ется пла­сти­ко­вая тру­бочка — «ракета». Если взяться за стержень, то система при­мет вер­ти­каль­ное положе­ние — мячик в ней самое тяжё­лое. Вытя­нув гори­зон­тально руку (подальше от лица), экс­пе­римен­та­тор отпус­кает систему, и после удара об пол ракета взмы­вает высоко под пото­лок.

В «былые времена» опыт про­во­дили с двумя мячами: большим, напри­мер, бас­кет­боль­ным, и малым, напри­мер, тен­нис­ным. Мячи, малый над большим, удержи­ва­лись на одной вер­ти­кали, а затем отпус­ка­лись. После удара об пол всей системы маленький мяч взмы­вает высоко вверх, гораздо выше, чем началь­ное положе­ние. Но при такой поста­новке опыта нужно потре­ни­ро­ваться, чтобы к полу мячи при­ле­тели вме­сте, один над другим.

Чем больше раз­ли­чаются массы тел, тем выше взле­тает более лёг­кое. Но «в кос­мос» запу­стить ракету, конечно, не полу­чится. При­ки­нуть оценку можно, запи­сав закон сохра­не­ния импульса и закон сохра­не­ния энергии (для абсо­лютно упругого удара). Ско­рость «ракеты» на взлёте не может больше чем в 3 раза пре­вос­хо­дить ско­рость, набран­ную системой за счёт паде­ния с началь­ной высоты.

Ракета: законы сохранения импульса и энергии
Ракета: законы сохранения импульса и энергии
Ракета: законы сохранения импульса и энергии

Если вы ста­вите опыт с бас­кет­боль­ным и тен­нис­ным мячами, то рас­чёт­ная ско­рость тен­нис­ного мяча после соуда­ре­ния воз­рас­тает при­мерно в 2,5 раза. Если мячи отпус­кать с высоты метра, то тен­нис­ный под­ле­тит больше чем на 7 мет­ров! В современ­ной реа­ли­за­ции масса ракеты-тру­бочки совсем маленькая по срав­не­нию с шари­ком, и ракета эффектно взмы­вает довольно высоко.