Урок 4/6
Тема. Решение задач
Цель урока: закрепить навыки использования закона сложения скоростей и правила сложения перемещений
Усвоению и закреплению знаний по теме «Относительность механического движения», а также развития соответствующих умений и навыков помогает подбор качественных и расчетных задач. В зависимости от уровня подготовки класса, учитель должен подобрать такие задачи, чтобы ученикам было интересно работать на уроке. Ниже приведен ориентировочный цикл задач, из которых учитель может выбрать необходимые для конкретного урока.
1. При каком условии летчик реактивного истребителя может рассмотреть артиллерийский снаряд, пролетающий недалеко от него?
2. Пассажир скорого поезда смотрит в окно на вагоны встречного поезда. В момент, когда последний вагон встречного поезда проходит мимо его окно, пассажир чувствует, что движение поезда, в котором он едет, резко замедлился. Почему?
3. Два плавники переплывают реку. Один плывет перпендикулярно течению, второй - коротким путем. Который из них переправиться на другой берег реки за наименьшее время, если модули их скоростей относительно воды одинаковы?
4. Как можно по следам дождевых капель на стеклах дверей автомобиля определить скорость падения этих капель, если ветра нет? Указание. Обратив внимание на следы от капель, можно определить направление скорости капли относительно автомобиля; скорость же автомобиля относительно земли показывает спидометр.
5. Мешает или помогает течение переплыть реку за кратчайшее время? кратчайшим путем? Считайте, что ширина реки и скорость течения везде одинаковые.
Если держать курс под прямым углом к берегу (то есть, если скорость пловца относительно воды направлена перпендикулярно к берегу), то пловца будет сносить вниз по течению. Поскольку течение не приближает плавника до противоположного берега и не отдаляет от него, кратчайшее время переправы не зависит от скорости течения. А вот для переправы кратчайшим путем следует держать курс вверх по течению, чтобы скорость относительно берега была перпендикулярной к берегу. Поскольку пл (см. рис.), течение мешает переплыть реку кратчайшим путем. Если пл T , такая переправа невозможна.
Расчетные задачи
1. Чтобы проплыть на моторной лодке от пристани А к пристани Б, нужно t 1 = 1 ч., а обратная дорога занимает t 2 = 3 ч. Скорость лодки относительно воды остается постоянной. Во сколько раз эта скорость больше скорости течения?
Из условия задачи следует, что от пристани А к пристани Б лодка плывет по течению (обратная дорога занимает больше времени). Обозначим s расстояние между пунктами А и Б, модуль скорости лодки относительно воды - ч, а модуль скорости течения - т. По течению лодка плывет со скоростью ч + относительно берега, а против течения - со скоростью ч - т.
Следовательно, 
Из условия задачи следует, t
2 = 3t
1, поэтому Из этого соотношения получаем:
2. Из поселка одновременно выехали два автомобиля: один - на север со скоростью 60 км/ч., второй - на восток со скоростью 80 км/ч. Как зависит от времени расстояние между автомобилями?
3. Эскалатор поднимает человека, стоящего на нем, при t 1 = 1 мин., а если человек идет вверх неподвижным эскалатором на подъем тратится t 2 = 3 мин. Сколько времени понадобится на подъем, если человек будет идти вверх по эскалатору, который движется вверх?
4. Командир, который едет во главе колонны длиной 200 м, посылает адъютанта с поручением к замыкающему. Через какое время адъютант вернется, если колонна движется со скоростью 2 м/с, а адъютант едет со скоростью 10 м/с?
5. Пассажир поезда заметил, что две встречные электрички промчались мимо него с интервалом t 1 = 6 мин. С каким интервалом времени t 2 проехали эти электрички мимо станции, если поезд, на котором ехал пассажир, двигался со скоростью 1 = 100 км/ч., а скорость каждой из электричек - 2 = 60 км/ч.?
«Теория реактивного движения» - Реактивное движение. Константин Эдуардович Циолковский. О=mpvp+mтvт mpvp=mтvт Vp=mт·vт. Pт. Pр. Теория реактивного движения. Цели работы. Реактивное движение в природе. Кальмар. Формула Циолковского. Медуза. P=M·V Импульс топлива-Pт равен импульсу ракеты Рр, но направлен в противоположную сторону. Летательные аппараты.
«Реактивное движение» - Ракета. Реактивное движение в природе. Циолковский К.Э. Использование реактивного движения. Гагарин Ю.А. Реактивное движение (определение). Самолеты. Ракеты. Реактивное движение. Королев С.П. К.Э. Циолковский 1857-1935.
«Реактивное движение физика» - 1 – первая ступень 2 – вторая ступень 3 – третья ступень 4 – головной обтекатель. Широкое распространение получили во 2-й мировой войне и особенно в послевоенное время. Устройство ракеты. Для осуществления межзвездных перелетов необходимо создание фотонного двигателя. Вырывающийся из трубки пар начинал вращать шар.
«Реактивный двигатель» - Константин Эдуардович Циолковский (1857-1935). Николай Иванович Кибальчич (1853-1881). В основе движения ракеты лежит закон сохранения импульса. «Реактивный двигатель». Сергей Павлович Королев (1907-1966). Двухступенчатая космическая ракета. Реактивный двигатель имеет самый высокий (80%) КПД из всех тепловых двигателей.
«Реактивное движение ракеты» - Реактивное движение. Полёты за атмосферу повторяются. Ракеты. Пока отверстие шарика завязано… Константин Эдуардович Циолковский - русский учёный, изобретатель и учитель. Королёв Сергей Павлович. Устройство ракеты-носителя. Вступает в действие двигатель второй ступени. Принцип реактивного движения находит широкое практическое применение в авиации и космонавтики.
«Физика в литературе» - Роль детской литературы в познании физики. Задачи работы. Скорость. Плотность вещества. Физика интересует многих учащихся. Наука и искусство так тесно связаны между собой, как легкие и сердце. Цель работы. Михаил Васильевич Ломоносов смог передать красоту и удивительность. Чудо, ставшее реальностью.
Из опыта работы учителя физики
школы № 999 ЮАО г. Москвы
Михайловой Н.М.
Качественные задачи для 7 класса
кповторительно-обобщающему уроку
по теме: «Физика всегда и везде»
Физика и техника
1. При каком условии лётчик реактивного истребителя может рассмотреть пролетающий недалеко от него артиллерийский снаряд?
2. Одинаковые ли пути проходят локомотив и хвостовой вагон при движении поезда?
3. Почему на крутых поворотах шофёр уменьшает скорость движения автомобиля?
4. Какие произошли изменения в движении автомобиля, если пассажир оказался прижатым к спинке сиденья; к правой части спинки сиденья?
5. Почему на корабле при большом волнении не должно быть не закреплённых предметов?
6. Небольшая лодка канатом притягивается к теплоходу. Почему теплоход не движется навстречу лодке?
7. Почему в гололедицу автомобилю трудно сдвинуться с места?
9. Почему на больших высотах используют не винтовые, а реактивные самолеты?
10. Летящая пуля не разбивает оконное стекло, а образует в нём круглое отверстие. Почему?
11. Влияет ли на скорость движущегося танка выстрел, произведённый из башенного орудия в направлении движения?
12. Почему нельзя облокачиваться на движущиеся поручни эскалатора метро?
13. Нагруженный автомобиль буксует на плохой дороге меньше, чем пустой. Почему?
14. Почему космический корабль, отправляемый на Луну с искусственного спутника Земли, может не иметь обтекаемой формы?
15. Автомобиль въезжает в гору, сохраняя постоянной мощность двигателя. Почему при этом уменьшают скорость его движения?
16. Одинаковую ли мощность развивает двигатель городского автобуса, когда он движется с одной и той же скоростью, как с пассажирами, так и без них?
17. Почему грузовая автомашина должна иметь более сильные тормоза, чем легковая?
легковым?
19. Почему для подводных лодок устанавливается определённая глубина, ниже которой они не должны опускаться?
20. Как изменяется осадка теплохода при переходе из реки в море?
21. Почему запрещается перевозка в одном автомобиле продуктов вместе с керосином или бензином?
22. Почему между плитами бетонного шоссе и рельсами делают зазоры?
23. Можно ли тушить горящий керосин, заливая его водой?
24. С какой целью ботинки для водолаза делают с тяжёлыми свинцовыми подошвами?
25. С какой целью воздухоплаватели берут с собой мешки с песком (балласт)?
26. Изменяется ли выталкивающая сила, действующая на подводную лодку при её погружении? Плотность воды считайте одинаковой на разной глубине.
27. В парафиновой пластинке входное отверстие, пробитое пулей от ружья, меньше выходного отверстия. Объясните почему?
28. Почему необходимо беречь тормозную колодку и тормозной барабан от попадания масла?
Физика и спорт
1. Лётчик-спортсмен сумел посадить небольшой спортивный самолёт на крышу легкового автомобиля, движущегося относительно дороги. При каком условии это возможно?
2. Всадник быстро скачет на лошади. Что произойдёт со всадником, если лошадь споткнётся?
3. При съёмках фильма каскадёр должен выпрыгнуть на ходу из движущегося поезда.
Как он должен прыгнуть, чтобы, уменьшить риск получения травмы?
4. У гоночных велосипедов руль низко опущен. Почему?
5. Почему коньки и сани хорошо скользят по льду? Почему в сильные морозы это скольжение ухудшается?
6. Зачем вратарь футбольной команды во время игры пользуется специальными перчатками?
7. Почему конькобежец, чтобы остановиться, ставит коньки под углом друг к другу?
8. С какой целью гимнасты перед выступлением натирают ладони рук специальным веществом?
9. Что делают спортсмены – горнолыжники, велосипедисты, конькобежцы, саночники – для уменьшения сопротивления воздуха, снижающего их спортивные результаты?
10. Почему человек, идущий на лыжах, не проваливается в снег?
11. Почему альпинисты, находясь на высокогорье, нередко испытывают боль в ушах и даже во всём теле?
12. Во время соревнований некоторые бегуны держатся сзади противника и вырываются вперёд лишь у финиша. Почему?
13. Почему пловцы, бросаясь в воду, выставляют вперёд сложенные вместе руки?
14. Почему для спортсменов – спринтеров делают туфли – шиповки, а для стайеров – без шипов?
15. Почему боксёры ведут бой в перчатках?
16. Для чего на уроках физкультуры при выполнении некоторых упражнений на снарядах ладони натирают магнезией, а подошвы – канифолью?
17. Почему в конце прыжка спортсмены опускаются на согнутые ноги?
18. Почему увеличивается дальность прыжка, если человек перед прыжком делает разбег?
19. Как ослабляют силу удара тяжёлого мяча, ловя его руками?
21. Цирковому артисту кладут на ладонь кирпич и ударяют по нему молотком. Почему рука, держащая, кирпич, не ощущает боли от такого удара?
22. Спортсмен, прыгая в высоту, отталкивается от поверхности Земли. Почему в результате такого взаимодействия не ощущается движение Земли?
Физика и космос
1. Почему космический корабль, отправляемый на Луну с искусственного спутника Земли, может не иметь обтекаемой формы?
2. Под действием какой силы изменяется направление движения искусственных спутников, запущенных в космическое пространство вокруг Земли, Марса?
3. Большинство спутников планет не имеют атмосферы. Почему?
4. Что удерживает искусственный спутник Земли на орбите?
5. Действует ли сила тяготения между космонавтом и Землёй, когда космонавт, как говорят, находится в состоянии невесомости?
6. На орбите космического корабля космонавт находится в состоянии невесомости. Действует ли при этом сила тяжести на корабль; на космонавта?
7. Зачем космонавту нужен скафандр?
8. Одно и то же тело взвешивают на пружинных весах сначала на Земле, затем на Луне. Одинаковы ли показания весов?
9. Выберите ответ на вопрос: какие величины изменяются при посадке космического аппарата на Луну по сравнению с их значениями на Земле?
Масса астронавта.
Вес астронавта.
Сила тяжести, действующая на астронавта.
10. Может ли космонавт ходить в условиях невесомости, например, по полу или стене орбитальной станции, не пользуясь поручнями?
11. Действует ли архимедова сила на искусственном спутнике Земли?
12. Действует ли закон сообщающихся сосудов на искусственном спутнике Земли?
13. Выполняется ли закон Паскаля на искусственном спутнике Земли?
14. Почему выгоднее космические ракеты запускать с запада на восток?
15. Каким барометром следует пользоваться внутри искусственного спутника Земли: ртутным или барометром – анероидом?
16. Искусственный спутник Земли один раз был запущен вдоль меридиана, а другой раз – вдоль экватора в сторону вращения земли. В каком случае было израсходовано меньше энергии?
17. Оказывает ли жидкость давление на стенки и дно сосуда в условиях невесомости, например на борту искусственного спутника Земли?
18. Можно ли на Луне для передвижения космонавтов пользоваться воздушными шарами?
19. Из рассказов членов экипажа космического корабля «Аполлон-12» Ч.Конрада и А. Бина следует, что по Луне ходить легко, однако они часто теряли равновесие и могли упасть. Объясните это явление?
20. Утонет ли железная гайка в воде на движущемся по круговой орбите спутнике?
21. Как в условиях невесомости перелить воду из одного сосуда в другой?
22. Барон Мюнхаузен, герой известного произведения Э.Распе, привязав конец верёвки к Луне, спускается по ней на Землю. Объясните с точки зрения физики невозможность такого передвижения.
Физика в живой природе
1. Почему живую рыбу трудно держать в руках?
2. Корова – это парнокопытное животное, лошадь- непарнокопытное. Почему при перемещении по болотистым и топким местам корова легко поднимает ноги, а лошадь – с большим трудом?
3. Мухи обладают удивительной способностью подниматься вверх по гладкому оконному стеклу и свободно разгуливать по потолку. Всё это им доступно благодаря крошечным присоскам, которыми снабжены их лапки. Такими присосками обладают не только мухи. Даже древесные лягушки могут держаться на оконном стекле благодаря присоскам на лапках. Как же действуют эти присоски?
4. С помощью чего некоторые рыбы изменяют свою глубину погружения?
5. Кит, очутившись на суше, не проживёт и часа. Почему?
6. Кальмар (морское животное) при отражении нападения на него выбрасывает тёмно – синюю защитную жидкость. Почему через некоторое время пространство, заполненное этой жидкостью, даже в спокойной воде становится прозрачным?
7. Почему собака-водолаз легко вытаскивает тонущего человека из воды, но, дотащив его до берега, не может сдвинуть даже с места?
8. Каково назначение широких копыт у верблюда – жителя пустыни?
9. Почему олени почти не проваливаются в снег?
10. Рыба может двигаться вперёд, отбрасывая жабрами струи воды. Объясните это явление?
11. Какое значение у водоплавающих птиц имеют перепончатые лапы?
12. Почему взрыв снаряда под водой губителен для живущих в воде организмов?
13. Клювы, когти, зубы, клыки, жала - для чего природа вооружила так живой мир?
14. Почему некоторые рыбы при быстром движении прижимают к себе плавники?
15. Почему утки и другие водоплавающие мало погружаются в воду при плавании?
16. При выходе из воды животные встряхиваются. На каком законе физики основано освобождение их от воды?
17. Почему рыбы имеют гораздо более слабый скелет, чем существа, живущие на суше?
18. Чем объясняется непромокаемость перьев и пуха водоплавающих птиц?
19. Молодые раки засовывают себе в ухо небольшие камешки. Для чего это нужно раку?
20. Многие мелкие рыбки ходят стайкой, похожей по форме на каплю. Почему?
21.Многие птицы во время далёких перелётов собираются в цепочку или косяк. Почему?
22. Скорости многих рыб достигают десятков километров в час, например, скорость голубой акулы - около 36 км/ч. Чем это объясняется?
23. Почему черепахи, опрокинутые на спину, не могут самостоятельно перевернуться?
Ф изика и литература
1. Из закоптевшей трубы столбом валил дым и, поднявшись высоко, так, что посмотреть - шапка валилась, рассыпался горячими угольями по всей степи…
Вопрос. Почему дым по мере его подъёма перестаёт быть видимым?
2. …разговорились об том, как нужно солить яблоки. Старуха моя начала было говорить, что нужно наперёд хорошенько вымыть яблоки, потом намочить в квасу, а потом уже…
Н. В. Гоголь. «Вечера на хуторе близ Диканьки»
Вопрос. На каком явлении основано соление яблок? Что нужно сделать, чтобы яблоки просолились быстрей?
3. В другом месте девушки ловили парубка, подставляли ему ногу, и он летел вместе с мешком стремглав на землю.
Н. В. Гоголь. «Вечера на хуторе близ Диканьки»
Вопрос. В чём причина падения парубка?
4. Крик, который сейчас же издал Воробьянинов, ударившись грудью об острый железный угол, показал, что шкаф действительно где-то тут.
И.Ильф, Е. Петров. «Двенадцать стульев»
Вопрос. Почему, с точки зрения физики, Воробьянинов почувствовал боль?
5. Глядят на мутный ток реки,
Склонясь на копья боевые.
Ах! Как желал бы там он быть;
Но цепь мешала переплыть…
М. Ю. Лермонтов. «Кавказский пленник»
Вопрос. Почему с тяжёлой цепью речку невозможно переплыть?
6. …Под снежком – ледок.
Скользко, тяжко,
Всякий ходок
Скользит – ах, бедняжка!..
А. А. Блок. «Двенадцать»
Вопрос. А как можно увеличить силу трения?
7. Мы уже почти догоняли батальон, когда сзади нас послышался топот скачущей лошади, и в ту же минуту проскакал мимо очень хорошенький и молоденький юноша в офицерском сюртуке и высокой белой папахе.
Л. Н. Толстой. «Набег»
Вопрос. Сравните скорости батальона, молоденького юноши и рассказчика.
Физика и история
1. Император Николай І совершил первую поездку из Петербурга в Москву по железной дороге 18 августа 1851 г. Императорский поезд был готов к отправлению в четыре часа утра. Начальник строительства дороги генерал Клейнмихель, чтобы подчеркнуть особую торжественность события, приказал первую версту железнодорожного полотна покрасить белой масляной краской.
Это было красиво и подчёркивало то обстоятельство, что императорский поезд первым пройдёт по нетронутой белизне уходящих вдаль рельсов. Однако генерал Клейнмихель не учёл одного обстоятельства. Какого именно?
2. В 1638 году посол Василий Старков привёз в подарок царю Михаилу Фёдоровичу от монгольского Алтын – хана 4 пуда сушёных листьев. Это растение очень понравилось москвичам, и они его с удовольствием до сих пор употребляют.
Вопрос. Как оно называется и на каком явлении основано его употребление?
3. В 1783 году сильное половодье на Москве-реке повредило опоры Большого Каменного моста. Чтобы их починить, применили техническое решение, которое так и осталось с тех пор на карте Москвы.
Вопрос. Что это?
4. В 1905 году в Париже проходили необычные соревнования. В забеге, где расстояние от старта до финиша составляло 300 метров, (729 ступенек) с результатом 3 минуты 12 секунд победил некий Форестье.
Вопрос. Что это были за соревнования и как при этом изменялась потенциальная энергия спортсмена?
5. О древнегреческом учёном, создавшем теорию пяти механизмов, известных в его время именуемых «простые механизмы», ходят легенды. Действительно, рычаг, клин, винт, блок, винт и лебёдка известны каждому строителю и инженеру. Сегодня же винт используется, к примеру, в обыкновенной мясорубке. Всего учёному приписывают около 40 изобретений. Великий математик, механик, физик участвовал в обороне Сиракуз, осаждённых римлянами. И когда город был взят, один из воинов потребовал, чтобы учёный пошёл за ним, но он ответил: «Не трогай мои чертежи!» И легионер зарубил его.
Вопрос. Кто этот учёный?
6. Что человек знал об океанских глубинах? Ловцы губок и искатели жемчуга не погружались более чем на 40 метров, да и то на 1,5-2 минуты. Тяжёлый водолазный костюм, изобретённый в первой половине ΧΙΧ века, сковывал движения и не позволял погружаться более чем на 100 м, использовали его для исследования затонувших кораблей.
Вопрос. Как изменяется давление с глубиной?
Физика в пословицах и поговорках
1. Вертится, как на шиле, как сорока на колу.
Вопрос. О каком виде движения идёт речь в пословице?
2. Тяжёл на подъём. Его с места не сдвинешь.
Вопрос. Какая физическая величина характеризует эти поговорки?
3. Вода близка, да горка склизка.
Вопрос. Почему по скользкой горе трудно добраться до воды?
4. Пушистый иней – к вёдру. (Вёдро – ясная, тихая, сухая, хорошая погода.)
Вопрос. Как при этом изменяются показания барометра?
5. На этот нож – хоть верхом без седла.
Вопрос. О каком ноже говорится в пословице?
6. Иголка маленькая да больно уколет.
Вопрос. Почему иголка больно колется?
7. Шила в мешке не утаишь, кончик наружу выйдет.
Вопрос. Почему же мы не можем утаить шило в мешке?
8. Как с гуся вода.
Вопрос. Как можно прокомментировать с точки зрения физики пословицу?
9. Крутится, как белка в колесе.
Вопрос. К какому виду движения будет относиться движение белки, колеса?
10. Такая масса всё задавит.
Вопрос. О каком свойстве массы говорится в этой пословице?
11. Фунт пуду должен уступать.
Вопрос. А почему?
Вопрос. Объясните пословицу с точки зрения физики?
13. Более 20 пудов ни один верблюд не снесёт, ляжет под ношей.
Вопрос. Так какой вес может унести верблюд?
14. С горы вскачь, а в гору хоть плачь.
Вопрос. Объясните эту пословицу с точки зрения физики.
15. В гору-то семеро тащат, а с горы и один столкнёт.
Вопрос. Объясните пословицу.
16. Сверху легко бросать, попробуй-ка снизу.
Вопрос. Объясните пословицу.
17. Коза на горе выше коровы в поле.
Вопрос. А какая физическая величина ещё преобладает у козы?
18. Как с неба свалился, как с горы скатился.
19. Ниже земли не упадешь.
Вопрос. О каком физическом принципе идёт речь?
20. Клин клином вышибают.
Вопрос. Какие ещё простые механизмы вы знаете?
21. Скользкий, как налим.
Вопрос. Почему налим скользкий?
22. Баба с воза, кобыле легче.
Вопрос. Объясните пословицу.
23. Скрипит, как несмазанная телега.
24. Идёт, как по маслу. Объясните физический смысл пословиц.
25. Готовь сани летом, а телегу зимой. Почему?
Физика в загадках
1. Я и туча, и туман,
И ручей, и океан,
И летаю, и бегу,
И стеклянной быть могу!
Вопрос. О каких состояниях воды говорится в этой загадке?
2. Деревянные кони по снегу скачут,
А в снег не проваливаются.
Вопрос. Почему лыжи не проваливаются в снег?
3. Если хорошо заточен,
Всё легко он режет очень -
Хлеб, картошку, свёклу, мясо,
Рыбу, яблоки и масло.
Вопрос. Почему хорошо заточенным ножом легче резать?
4.Ты так прекрасна,
Чаша, полная огня!
Я люблю тебя, цветок,
Хоть колешь ты меня.
Вопрос. Почему шипы розы такие колючие?
5. Маленькая, светленькая,
Больно кусаюсь.
Вопрос. Почему игла «больно кусается»?
6.На стене висит тарелка,
На тарелке ходит стрелка.
Эта стрелка наперёд
Нам погоду узнаёт.
Вопрос. Что измеряет барометр?
7. Под водой железный кит,
Днём и ночью кит не спит,
Днём и ночью под водой
Охраняет твой покой.
Вопрос. Одинаковая ли сила Архимеда, действующая на подводную лодку на поверхности водоёма и под водой?
8. Смотрите, мы раскрыли пасть,
В неё бумагу можно класть:
Бумага в нашей пасти
Разделится на части.
Вопрос. Можно ли ножницы назвать рычагом? Чем отличаются ножницы по резке бумаги от ножниц по резке металла?
Использованная литература
1. А.Е.Марон, Е.А.Марон. Сборник качественных задач по физике. М.:Просвещение, 2006.
2. В.И.Лукашик, Е.В.Иванова Сборник задач по физике М.:Просвещение, 2001.
3. А.В.Хуторской, Л.Н. Хуторская Увлекательная физика. М.: АРКТИ, 2001.
4. М.Е.Тульчинский. Качественные задачи по физике. М.:Просвещение, 1972.
5. Дж. Уокер. Физический фейерверк М.:Мир, 1988.
6. А.И.Семке. Нестандартные задачи по физике. Ярославль: Академия развития, 2007.
6. Ц.Б.Кац. Биофизика на уроках физики. М.:Просвещение, 1988.
7. В. Даль Пословицы русского народа М.:Худож. лит., 1984.
класса (базовый уровень) по Перышкину Настоящая... по физике. 7 класс» , Л. А. Прояненкова, Г. П. Степанова, И. Я. Крутова, 2006 г. 3. Качественные задачи по физике в 6-7 классах , М. Е. Тульчинский, 1976 ...
19 класс
Контрольная работа № 1
по теме «Кинематика»
Уровень 1
1. Какие из приведенных зависимостей описывают равномерное движение?
1. х = 4t + 2; 2) х = 3t 2 ; 3) х = 8t; 4) v = 4 - t; 5) v = 6.
2. Точка движется вдоль оси X согласно закону х= 2 - 10t + 3t 2 . Описать характер движения. Какова начальная скорость и ускорение? Записать уравнение для скорости.
3. При каком условии летчик реактивного истребителя может рассмотреть пролетающий недалеко от него артиллерийский снаряд?
4. Из двух пунктов , расстояние между которыми 100 м, одновременно навстречу друг другу начали двигаться два тела. Скорость одного из них 20 м/с. Какова скорость второго тела, если они встретились через 4 с?
5. Автомобиль, движущийся со скоростью 10 м/с, при торможении остановился через 5 с. Какой путь он прошел при торможении, если двигался равноускоренно?
Уровень 2
Можно ли применять паруса и руль для управления полетом, воздушного шара?
Точка движется вдоль оси X согласно закону х = 3 - 0,4t. Опишите характер движения. Записать уравнение для скорости.
t 1 = 1с до t 2 = 4 с.
4. Со станции вышел товарный поезд, идущий со скоростью 36 км/ч. Через 0,5 ч по тому же направлению вышел скорый поезд, скорость которого 72 км/ч. Через какое время после
выхода товарного поезда его нагонит скорый поезд?
Уклон длиной 100 м лыжник прошел за 20 с, двигаясь с ускорением 0,3 м/с 2 . Какова скорость лыжника в начале и в конце уклона?
По графику скорости построить график ускорения и график перемещения.
Уровень 3
В каком случае мгновенная и средняя скорости равны между собой? Почему?
Какие из приведенных зависимостей описывают равнопеременное движение? 1) v = 3 + 2t; 2) х = 4 + 2t; 3) v = 5; 4) х = 8 - 2t – 4t 2 ; 5) x = 10 + 5t 2 :
4. Моторная лодка проходит по реке расстояние от пункта А до пункта В за 4 часа, а обратно - за 5 ч. Определить скорость течения реки, если расстояние между пунктами 80 км.
5. Поезд, двигаясь под уклон, прошел за 20 с путь 340 м и раз вил скорость 19 м/с. С каким ускорением двигался поезд и какой была скорость в начале уклона?
6. По графику ускорения движущегося тела построить график скорости и график перемещения.
Контрольная работа № 2 по теме
«Основы динамики»
Уровень № 1
1. Тепловоз движется от станции равноускоренно. Изобразите на графиках зависимость равнодействующей силы, ускорения и скорости тепловоза от времени. Силу тяги считать постоянной.
2. За веревку, привязанную одним концом к стене , тянут с силой, равной 100 Н. С какой силой стена препятствует растяжению веревки? Изобразите силы графически.
Тело массой 5 кг тянут по гладкой горизонтальной поверхности с помощью пружины, которая при движении растянулась на 2 см. Жесткость пружины 400 Н/м. Определить ускорение движения тела.
На какой высоте от поверхности Земли ускорение свободного падения уменьшится в 4 раза по сравнению с его значением на поверхности Земли?
Через сколько времени после начала аварийного торможения остановится автобус, движущийся со скоростью 15 м/с, если коэффициент сопротивления при аварийном торможении равен 0,3?
Определить радиус планеты, у которой на экваторе "вес тела на 20% меньше, чем на полюсе. Масса планеты 6 * 10 24 кг, сутки на ней составляют 24 ч.
На рисунке представлен график проекции скорости движения тела. Объясните, в какие промежутки времени сумма всех сил, действующих на тело: а) равна нулю; б) не равна нулю и направлена в сторону, противоположную скорости движения тела. По строить график зависимости силы , действующей на тело, если масса тела 5 кг.
Можно ли поднять с земли тело, приложив к нему силу, равную силе тяжести?
Автомобиль движется со скоростью 10 м/с по горизонтальной дороге. Пройдя с выключенным мотором расстояние 150 м, он останавливается. Сколько времени автомобиль двигался с выключенным мотором и каков коэффициент трения при его движении?
Среднее расстояние между центрами Земли и Луны равно 60 земных радиусов, а масса Луны в 81 раз меньше массы Земли. В какой точке прямой, соединяющей их центры, следует поместить тело, чтобы оно притягивалось к Земле и Луне с одинаковыми силами?
При помощи пружинного динамометра груз массой 10 кг движется с ускорением 5 м/с 2 по горизонтальной поверхности стола. Коэффициент трения груза о стол равен 0,1. Найдите удлинение пружины , если ее жесткость 2000 Н/м.
Масса кабины лифта с пассажирами 800 кг. Определить ускорение лифта, если при движении вес его кабины с пассажирами равен 7040 Н.
1. На рисунке изображен график зависимости скорости движения тела от времени: 1) определите вид движения. Каким образом можно его осуществить? 2) изобразите графически зависимость от времени: а) ускорение тела; б) равнодействующей силы, приложенной к телу.
2. На земле лежит камень массой 5 кг. С какой силой он притягивает к себе Землю? Покажите на чертеже эту силу.
Под действием горизонтальной силы, равной 12 Н, тело движется по закону х = х 0 + 1,01t 2 . Найти массу тела, если коэффициент трения равен 0,1.
Имеются две пружины, жесткости которых равны соответственно k 1 и k 2 . Какова жесткость двух пружин, соединенных параллельно?
5. Груз массы 140 кг, лежащий на полу кабины опускающегося лифта, давит на пол с силой 1440 Н, Найти ускорение лифта и его направление.
6. Определить ускорение свободного падения на полюсе планеты, если на ее экваторе вес тела на 20% меньше, чем на полюсе. Длительность суток на планете 12 ч, ее радиус 10 4 км.
Контрольная работа № 3 по теме
«Применение законов динамики»
Уровень № 1
Груз массой 50 кг с помощью каната поднимают вертикально вверх на высоту 10 м в течение 2 с. Считая движение груза равноускоренным , определите силу упругости каната во время подъема.
Средняя высота движения спутника над поверхностью Земли равна 1700 км. Определите скорость обращения спутника вокруг Земли. (Считать радиус Земли равным 6400 км, а ускорение свободного падения 10 м/с 2 .)
Две вагонетки массой по 1 т каждая, скрепленные вместе пружиной, тянут с силой 500 Н. Сила трения каждой вагонетки о рельсы равна 50 Н. С какой силой растягивается пружина, скрепляющая обе вагонетки?
Через блок перекинут шнур, на концах которого висят два груза массами 2,5 и 1,5 кг. Определите силу упругости, возникающую в шнуре при движении этой системы. Трением в блоках пренебречь.
Определите радиус горбатого мостика, имеющего вид дуги окружности, при условии , что давление автомобиля, движущегося со скоростью 90 км/ч, в верхней точке мостика уменьшилось вдвое.
Тело лежит на наклонной плоскости, составляющей с горизонтом угол, равный 4°. Требуется найти: а) при каком предельном значении коэффициента трения тело начнет скользить по наклонной плоскости? б) с каким ускорением будет скользить тело по плоскости, если коэффициент трения равен 0,03? в) время прохождения при этих условиях 100 м пути; г) скорость тела в конце этого пути.
Вычислить первую космическую скорость у поверхности Луны. Радиус Луны принять равным 1600 км. Ускорение свободного падения вблизи поверхности Луны 1,6 м/с 2 .
Наибольшая скорость движения автомобиля на повороте радиусом закругления 150 м равна 25 м/с. Каков коэффициент трения скольжения шин о дорогу?
Две гири массами 7 и 11 кг висят на концах нити, которая перекинута через блок. Через какое время после начала движения грузов каждая из гирь пройдет путь 10 см?
Два тела, массы которых одинаковы и равны 100 г, связанные нитью, лежат на столе. На одно из них действует сила 5 Н. Определите силу упругости соединяющей их нити, если коэффициент трения при движении тел равен 0,2.
По наклонной дороге с углом наклона 30° к горизонту опускается вагонетка массой 500 кг. Определить силу натяжения каната при торможении вагонетки в конце спуска, если ее скорость перед торможением была 2 м/с, а время торможения 5 с. Коэффициент трения принять равным 0,01.
Уровень № 3
1. Автодрезина ведет равноускоренно две платформы. Сила тяги 1,5 кН. Масса первой платформы 10 т, второй 6 т. Определи те силу упругости сцепки между платформами. Трением пренебречь.
2. Искусственный спутник пролетает над Землей на высоте 600 км над ее поверхностью. С каким ускорением движется искусственный спутник? (Масса Земли равна 6 10 24 кг, радиус Земли 6400 км.)
3. На столе лежит брусок массой 2 кг, к которому привязана нить, перекинутая через блок. Ко второму концу нити подвешен груз массой 0,5 кг. Определите, силу упругости нити. Трение не учитывать.
Автомобиль массой 1500 кг движется по вогнутому мосту , радиус кривизны которого 75 м, со скоростью 15 м/с. Определите вес этого автомобиля в средней точке моста.
Шарик массой 200 г, привязанный нитью к подвесу, описывает в горизонтальной плоскости окружность, имея постоянную скорость. Определите скорость шарика и период его вращения по окружности, если длина нити 1 м, а ее угол с вертикалью составляет 60°.
Невесомый блок укреплен на вершине двух наклонных плоскостей, составляющих с горизонтом углы 30 и 45°. Две гири массой
1 кг каждая соединены нитью, перекинутой через блок. Найти ускорение, с которым движутся гири, и силу натяжения нити. Считать нить невесомой и нерастяжимой. Трением пренебречь
^ Контрольная работа № 4 по теме
«Законы сохранения в механике»
Уровень № 1
Два неупругих шара массами 1 и 0,5 кг движутся навстречу друг другу со скоростями 5 и 4 м/с. Какова будет скорость шаров после столкновения?
Поезд массой 2000 т идет по горизонтальному участку пути с постоянной скоростью 10 м/с. Коэффициент трения равен 0,05. Какую мощность развивает тепловоз на этом участке?
При подвешивании груза массой 15 кг пружина динамометра растянулась до максимального деления шкалы. Жесткость пружины 10 кН/м. Какая работа была совершена при растяжении пружины?
Футбольный мяч массой 0,4 кг свободно падает на землю с высоты 6 м и отскакивает на высоту 2,4 м. Сколько энергии теряет мяч при ударе о землю? Сопротивление воздуха не учитывать.
Найти КПД наклонной плоскости длиной 1 м и высотой 0,6 м, если коэффициент трения при движении по ней тела равен 0,1.
Небольшое тело соскальзывает с вершины полусферы радиусом 30 см вниз. На какой высоте тело сорвется с поверхности полусферы и полетит вниз? Трение не учитывать.
Автомобиль движется со скоростью 72 км/ч. Перед препятствием шофер затормозил. Какой путь пройдет автомобиль до полной остановки, если коэффициент трения равен 0,2?
Молот падает свободно с высоты 0,8 м. Определите энергию и мощность удара , если время удара 0,002 с, а масса молота 100 кг.
Поезд отошел от станции и, двигаясь равноускоренно, за 40 с прошел путь 200 м. Найти массу поезда, если работа силы тяги на этом пути 8000 кДж, а коэффициент сопротивления движению поезда 0,005.
Платформа массой 10 т движется со скоростью 2 м/с. Ее нагоняет платформа массой 15 т, движущаяся со скоростью 3 м/с. Какой будет скорость этих платформ после удара? Удар считать неупругим.
С ледяной горы высотой 1 м и основанием 5 м съезжают санки, которые останавливаются, пройдя горизонтальный путь 95 м. Найти коэффициент трения и коэффициент полезного действия.
Винтовка массой 3 кг подвешена горизонтально на двух параллельных нитях. При выстреле в результате отдачи она отклонилась вверх на 19,6 см. Масса пули 10 г. Определите скорость, с которой вылетела пул я.
1. При подъеме груза массой 30 кг совершена работа 3,2 Дж.
Груз поднимался из состояния покоя равноускоренно на высоту 10 м. С каким ускорением поднимался груз?
Человек и тележка движутся друг другу навстречу, причем масса человека в два раза больше массы тележки. Скорость человека 2 м/с, а тележки 1 м/с. Человек вскакивает на тележку и остается на ней. Какова скорость человека вместе с тележкой?
Пуля массой 10 г, летящая со скоростью 800 м/с, пробила доску толщиной 8 см. После этого скорость пули уменьшилась до 400 м/с. Найдите среднюю силу сопротивления , с которой доска действует на пулю.
Какая мощность необходима для сжатия пружины на x 1 = 4 см в течение 5 с, если для сжатия ее на x 2 = 1 см требуется сила 2,5 10 4 Н?
Какую работу надо совершить, чтобы по плоскости с углом наклона 30° втащить груз массой 400 кг, прикладывая силу, совпадающую по направлению с перемещением, на высоту 2 м при коэффициенте трения 0,3? Каков при этом КПД?
Пуля массой 20 г, выпущенная под углом а к горизонту, в верхней точке траектории имеет кинетическую энергию 88,2 Дж. Найти угол а, если начальная скорость пули 600 м/с.
Мальчик на санках общей массой 50 кг скатился с горы высотой 12 м. Определите работу, пошедшую на преодоление сопротивления, если у подножья горы скорость была 10 м/с.
Камень массой 0,4 кг бросили вертикально вверх со скоростью 20 м/с. Чему равны кинетическая и потенциальная энергии камня на высоте 15 м?
С какой скоростью после горизонтального выстрела из винтовки стал двигаться стрелок, стоящий на гладком льду? Масса стрелка с винтовкой составляет 70 кг, а масса пули 10 г и ее начальная скорость 700 м/с.
Всегда трудно быть первым, но интересно
Утром 27 марта 1943 года первый советский реактивный истребитель «БИ-1» взлетел с аэродрома НИИ ВВС Кольцово в Свердловской области. Проходил седьмой по счету испытательный полет на достижение максимальной скорости. Достигнув двухкилометровой высоты и набрав скорость около 800 км/ч, самолет на 78-й секунде после выработки топлива неожиданно перешел в пике и столкнулся с землей. Сидевший за штурвалом опытный летчик-испытатель Г. Я. Бахчиванджи погиб. Эта катастрофа стала важным этапом в развитии самолетов с жидкостными ракетными двигателями в СССР, но хотя работы по ним и продолжались до конца 1940-х годов, данное направление развития авиации оказалось тупиковым. Тем не менее эти первые, хотя и не слишком удачные шаги оказали серьезное влияние на всю дальнейшую историю послевоенного развития советского авиа- и ракетостроения.
«За эрой аэропланов винтовых должна следовать эра аэропланов реактивных…» – эти слова основоположника реактивной техники К. Э. Циолковского стали получать реальное воплощение уже в середине 1930-х годов ХХ века. К этому моменту стало ясно, что дальнейшее значительное увеличение скорости полета самолетов за счет возрастания мощности поршневых моторов и более совершенной аэродинамической формы практически невозможно. На самолетах должны были устанавливаться моторы, мощность которых не могла быть уже увеличена без чрезмерного возрастания массы двигателя. Так, для увеличения скорости полета истребителя с 650 до 1000 км/ч необходимо было мощность поршневого мотора увеличить в 6 (!) раз.
Было очевидно, что на смену поршневому двигателю должен был прийти реактивный, который, имея меньшие поперечные размеры, позволял бы достигать больших скоростей, давая большую тягу на единицу веса.
Реактивные двигатели разделяются на два основных класса: воздушно-реактивные, которые используют энергию окисления горючего кислородом воздуха, забираемого из атмосферы, и ракетные двигатели, содержащие все компоненты рабочего тела на борту и способные работать в любой среде, в том числе и в безвоздушной. К первому типу относятся турбореактивные (ТРД), пульсирующие воздушно-реактивные (ПуВРД) и прямоточные воздушно-реактивные (ПВРД), а ко второму - жидкостные ракетные (ЖРД) и твердотопливные ракетные (ТТРД) двигатели.
Первые образцы реактивной техники появились в странах, где традиции в области развития науки и техники и уровень авиационной промышленности были чрезвычайно высоки. Это, в первую очередь, Германия, США, а также Англия, Италия. В 1930 г. проект первого ТРД запатентовал англичанин Фрэнк Уиттл, затем первую рабочую модель двигателя собрал в 1935 г. в Германии Ганс фон Охайн, а в 1937-м француз Рене Ледюк получил правительственный заказ на создание ПВРД.
В СССР же практическая работа над «реактивной» тематикой велась главным образом в направлении жидкостных ракетных двигателей. Основоположником ракетного двигателестроения в СССР был В. П. Глушко. Он в 1930 г., тогда сотрудник Газодинамической лаборатории (ГДЛ) в Ленинграде, являвшейся в то время единственным КБ в мире по разработке твердотопливных ракет, создал первый отечественный ЖРД ОРМ-1. А в Москве в 1931–1933 гг. ученый и конструктор Группы изучения реактивного движения (ГИРД) Ф. Л. Цандер разработал ЖРД ОР-1 и ОР- 2.
Новый мощный импульс развитию реактивной техники в СССР придало назначение М. Н. Тухачевского в 1931 г. на пост заместителя наркома обороны и начальника вооружения РККА. Именно он настоял на принятии в 1932 г. постановления Совнаркома «О разработке паротурбинных и реактивных двигателей, а также самолетов на реактивной тяге…». Начатые после этого работы в Харьковском авиационном институте позволили только к 1941 г. создать рабочую модель первого советского ТРД конструкции А. М. Люльки и способствовали старту 17 августа 1933 г. первой в СССР жидкостной ракеты ГИРД-09, которая достигла высоты 400 м.
Но отсутствие более ощутимых результатов подтолкнуло Тухачевского в сентябре 1933 г. к объединению ГДЛ и ГИРД в единый Реактивный научно-исследовательский институт (РНИИ) во главе с ленинградцем, военным инженером 1 ранга И. Т. Клейменовым. Его заместителем был назначен будущий Главный конструктор космической программы, москвич С. П. Королев, который через два года в 1935 г. был назначен начальником отдела ракетных летательных аппаратов. И хотя РНИИ подчинялся управлению боеприпасов Наркомата тяжелой промышленности и основной его темой была разработка ракетных снарядов (будущей «Катюши»), Королеву удалось вместе с Глушко рассчитать самые выгодные конструктивные схемы аппаратов, типы двигателей и систем управления, виды топлива и материалов. В результате в его отделе к 1938 г. была разработана экспериментальная система управляемого ракетного оружия, включающая проекты жидкостных крылатой «212» и баллистической «204» ракет дальнего действия с гироскопическим управлением, авиационных ракет для стрельбы по воздушным и наземным целям, зенитных твердотопливных ракет с наведением по световому и радиолучу.
Стремясь получить поддержку военного руководства и в разработке высотного ракетоплана «218», Королев обосновал концепцию ракетного истребителя-перехватчика, способного за несколько минут достигать большой высоты и атаковать самолеты, прорвавшиеся к защищаемому объекту.
Но 30 июня 1939 г. немецкий пилот Эрих Варзиц поднял в воздух первый в мире реактивный самолет с ЖРД конструктора Гельмута Вальтера «Хейнкель» He-176, достигнув скорости в 700 км/ч, а через два месяца и первый в мире реактивный самолет с ТРД «Хейнкель» He-178, оснащенный двигателем Ганса фон Охайна, «HeS-3 B» с тягой 510 кг и скоростью 750 км/ч.
В мае 1941 г. совершил свой первый полет британский «Глостер Пионер» Е.28/29 с ТРД «Уиттл» W-1 конструктора Фрэнка Уиттла.
Таким образом, лидером в реактивной гонке становилась нацистская Германия, которая кроме авиационных программ начала осуществлять и ракетную программу под руководством Вернера фон Брауна на секретном полигоне в Пенемюнде.
В 1938 г. РНИИ был переименован в НИИ-3, теперь «королевский» ракетоплан «218–1» стал обозначаться «РП- 318–1». Новые ведущие конструкторы инженеры А. Щербаков, А. Палло заменили ЖРД ОРМ-65 В. П. Глушко на азотно-кислотно-керосиновый двигатель «РДА-1–150» конструкции Л. С. Душкина.
И вот почти после года испытаний в феврале 1940 г. состоялся первый полет «РП-318–1» на буксире за самолетом «Р 5». Летчик-испытатель?В. П. Федоров на высоте 2800 м отцепил буксировочный трос и запустил ракетный двигатель. За ракетопланом появилось небольшое облачко от зажигательного пиропатрона, потом бурый дым, затем огненная струя длиной около метра. «РП-318–1», развив максимальную скорость - всего лишь в 165 км/ч, перешел в полет с набором высоты.
Это скромное достижение все же позволило СССР вступить в члены довоенного «реактивного клуба» ведущих авиационных держав.
Успехи немецких конструкторов не прошли незамеченными для советского руководства. В июле 1940 г. Комитет обороны при Совнаркоме принял постановление, определившее создание первых отечественных самолетов с реактивными двигателями. В постановлении, в частности, предусматривалось решение вопросов «о применении реактивных двигателей большой мощности для сверхскоростных стратосферных полетов».
Массированные налеты люфтваффе на британские города и отсутствие в Советском Союзе достаточного количества радиолокационных станций выявили необходимость создания истребителя-перехватчика для прикрытия особо важных объектов, над проектом которого с весны 1941 г. начали работать молодые инженеры А. Я. Березняк и А. М. Исаев из ОКБ конструктора В. Ф. Болховитинова. Концепция их ракетного перехватчика с двигателем Душкина или «ближнего истребителя» опиралась на предложение Королева, выдвинутое еще в 1938 г.
«Ближний истребитель» при появлении самолета противника должен был быстро взлететь и, обладая высокой скороподъемностью и скоростью, догнать и уничтожить врага в первой атаке, затем после выработки топлива, используя запас высоты и скорости, спланировать на посадку.
Проект отличался необычайной простотой и дешевизной - вся конструкция должна была быть цельнодеревянной из клееной фанеры. Из металла изготовлялись рама двигателя, защита пилота и шасси, которые убирались под воздействием сжатого воздуха.
С началом войны Болховитинов привлек к работе над самолетом все ОКБ. В июле 1941 г. эскизный проект с пояснительной запиской был отправлен Сталину, и в августе Государственный комитет обороны принял решение о срочной постройке перехватчика, который был необходим частям ПВО Москвы. Согласно приказу по Наркомату авиапромышленности на изготовление машины отводилось 35 дней.
Самолет, получивший название «БИ» (ближний истребитель или, как в дальнейшем интерпретировали журналисты, «Березняк - Исаев») строили почти без детальных рабочих чертежей, вычерчивая на фанере его части в натуральную величину. Обшивка фюзеляжа выклеивалась на болванке из шпона, затем крепилась к каркасу. Киль выполнялся заодно с фюзеляжем, как и тонкое деревянное крыло кессонной конструкции, и обтягивался полотном. Деревянным был даже лафет для двух 20-мм пушек ШВАК с боезапасом из 90 снарядов. ЖРД Д-1 А-1100 устанавливался в хвостовой части фюзеляжа. Двигатель расходовал 6 кг керосина и кислоты в секунду. Общий запас топлива на борту самолета, равный 705 кг, обеспечивал работу двигателя в течение почти 2 мин. Расчетная взлетная масса самолета «БИ» составляла 1650 кг при массе пустого 805 кг.
В целях сокращения времени создания перехватчика по требованию заместителя наркома авиационной промышленности по опытному самолетостроению А. С. Яковлева планер самолета «БИ» был исследован в натурной аэродинамической трубе ЦАГИ, a на аэродроме летчик-испытатель Б. Н. Кудрин начал пробежки и подлеты на буксире. С разработкой силовой установки пришлось изрядно повозиться, поскольку азотная кислота разъедала баки и проводку и оказывала вредное воздействие на человека.
Однако все работы были прерваны в связи с эвакуацией ОКБ на Урал в поселок Белимбай в октябре 1941 г. Там с целью отладки работы систем ЖРД смонтировали наземный стенд - фюзеляж «БИ» с камерой сгорания, баками и трубопроводами. К весне 1942 г. программа наземных испытаний была завершена.
Летные испытания уникального истребителя поручили капитану Бахчиванджи, который совершил 65 боевых вылетов на фронте и сбил 5 немецких самолетов. Он предварительно освоил управление системами на стенде.
Утро 15 мая 1942 г. навсегда вошло в историю отечественной космонавтики и авиации, взлетом с грунта первого советского самолета с жидкостным реактивным двигателем. Полет, который продолжался 3 мин 9 сек на скорости 400 км/ч и при скороподъемности - 23 м/с, произвел сильное впечатление на всех присутствующих. Вот как об этом вспоминал Болховитинов в 1962 г.: «Для нас, стоявших на земле, этот взлет был необычным. Непривычно быстро набирая скорость, самолет через 10 секунд оторвался от земли и через 30 секунд скрылся из глаз. Только пламя двигателя говорило о том, где он находится. Так прошло несколько минут. Не скрою, у меня затряслись поджилки».
Члены государственной комиссии отметили в официальном акте, что «взлет и полет самолета «БИ-1» с ракетным двигателем, впервые примененным в качестве основного двигателя самолета, доказал возможность практического осуществления полета на новом принципе, что открывает новое направление развития авиации». Летчик-испытатель отмечал, что полет на самолете «БИ» в сравнении с обычными типами самолетов исключительно приятен, а по легкости управления самолет превосходит другие истребители.
Через день после испытаний в Билимбае была устроена торжественная встреча и митинг. Над столом президиума висел плакат: «Привет капитану Бахчиванджи, летчику, совершившему полет в новое!».
Вскоре последовало решение ГКО о постройке серии из 20 самолетов «БИ- ВС», где в дополнение к двум пушкам перед кабиной летчика устанавливалась бомбовая кассета, в которой размещалось десять мелких противосамолетных бомб массой по 2,5 кг.
Всего на истребителе «БИ» было совершено 7 испытательных полетов, каждый из которых фиксировал лучшие летные показатели самолета. Полеты проходили без летных происшествий, лишь при посадках случались незначительные повреждения шасси.
Но 27 марта 1943 г. при разгоне до скорости 800 км/ч на высоте 2000 м третий опытный экземпляр самопроизвольно перешел в пикирование и врезался в землю неподалеку от аэродрома. Комиссия, расследовавшая обстоятельства катастрофы и гибели летчика-испытателя Бахчиванджи, не смогла установить причины затягивания самолета в пике, отмечая, что еще не изучены явления, происходящие при скоростях полета порядка 800 –1000 км/ч.
Катастрофа больно ударилa по репутации ОКБ Болховитинова - все недостроенные перехватчики «БИ-ВС» были уничтожены. И хотя позднее в 1943–1944 гг. проектировалась модификация «БИ-7» с прямоточными воздушно-реактивными двигателями на концах крыла, а в январе 1945 г. летчик Б. Н. Кудрин выполнил последние два полета на «БИ-1», все работы по самолету были прекращены.
Наиболее успешно была реализована концепция ракетного истребителя в Германии, где с января 1939 г. в специальном «Отделе L» фирмы «Мессершмитт», куда из немецкого планерного института перешел профессор А. Липпиш со своими сотрудниками, шла работа над «проектом Х» - «объектовым» перехватчиком «Me-163» «Комет» с ЖРД, работающим на смеси гидразина, метанола и воды. Это был самолет нетрадиционной «безхвостой» схемы, который ради максимального снижения веса взлетал со специальной тележки, а садился на выдвигаемую из фюзеляжа лыжу. Первый полет на максимальной тяге летчик-испытатель Дитмар выполнил в августе 1941 г., а уже в октябре на нем впервые в истории была преодолена отметка в 1000 км/ч. Потребовалось более двух лет испытаний и доводки, прежде чем «Ме-163» был запущен в серию. Он стал первым самолетом с ЖРД, участвовавшим в боях с мая 1944 г. И хотя до февраля 1945 г. было выпущено более 300 перехватчиков, в строю находилось не более 80 боеготовых самолетов.
Боевое применение истребителей «Ме-163» показало несостоятельность концепции ракетного перехватчика. Из-за большой скорости сближения немецкие пилоты не успевали точно прицелиться, а ограниченный запас топлива (только на 8 минут полета) не давал возможности для второй атаки. После выработки топлива на планировании перехватчики становились легкой добычей американских истребителей - «Мустангов» и «Тандерболтов». До окончания боевых действий в Европе «Ме-163» сбили 9 самолетов противника, потеряв при этом 14 машин. Однако потери от аварий и катастроф в три раза превышали боевые. Ненадежность и малый радиус действия «Ме-163» способствовали тому, что руководством люфтваффе были запущены в серийное производство другие реактивные истребители «Ме- 262» и «Не-162».
Мессершмиитт Me.262 (нем. Messerschmitt Me.262 «Schwalbe» - «ласточка»)
Руководство советской же авиапромышленности в 1941–1943 гг. было сосредоточено на валовом выпуске максимального количества боевых самолетов и улучшении серийных образцов и не было заинтересовано в развитии перспективных работ по реактивной технике. Таким образом, катастрофа «БИ-1» поставила крест и на других проектах советских ракетных перехватчиков: «302» Андрея Костикова, «Р-114» Роберто Бартини и «РП» Королева.
Но сведения из Германии и стран союзников стали причиной того, что в феврале 1944 г. Государственный комитет обороны в своем постановлении указал на нетерпимое положение с развитием реактивной техники в стране. При этом все разработки в этом отношении сосредоточивались теперь во вновь организованном НИИ реактивной авиации, заместителем начальника которого был назначен Болховитинов. В этом институте были собраны ранее работавшие на различных предприятиях группы конструкторов реактивных двигателей во главе с М М. Бондарюком, В. П. Глушко, Л. С. Душкиным, А. М. Исаевым, A. M. Люлькой.
В мае 1944 г. ГКО принял еще одно постановление, наметившее широкую программу строительства реактивной авиационной техники. Этим документом предусматривалось создание модификаций Як-3, Ла-7 и Су-6 с ускорительным ЖРД, постройка «чисто ракетных» самолетов в ОКБ Яковлева и Поликарпова, экспериментального самолета Лавочкина с ТРД, а также истребителей с воздушно-реактивными моторокомпрессорными двигателями в ОКБ Микояна и Сухого. Для этого в конструкторском бюро Сухого был создан истребитель «Су-7», в котором совместно с поршневым мотором работал жидкостно-реактивный «РД-1», разработанный Глушко.
Полеты на «Су-7» начались в 1945 г. При включении «РД-1» скорость самолета увеличивалась в среднем на 115 км/ч, но испытания пришлось прекратить из-за частого выхода из строя реактивного двигателя. Похожая ситуация сложилась в конструкторских бюро Лавочкина и Яковлева. На одном из опытных самолетов «Ла-7 Р» ускоритель взорвался в полете, летчику-испытателю чудом удалось спастись. При испытании же «Як-3 РД» летчик-испытатель Виктор Расторгуев сумел достичь скорости в 782 км/ч, но при выполнении полета самолет взорвался, пилот погиб. Участившиеся катастрофы привели к тому, что испытания самолетов с «РД-1» были остановлены.
Одним из самых интересных проектов перехватчиков с ракетным двигателем стал проект сверхзвукового (!) истребителя «РМ-1» или «САМ-29», разработанного в конце 1944 г. незаслуженно забытым авиаконструктором А. С. Москалевым. Самолет выполнялся по схеме «летающее крыло» треугольной формы с овальными передними кромками, и при его разработке использовался предвоенный опыт создания самолетов «Сигма» и «Стрела». Проект «РМ-1» должен был иметь следующие характеристики: экипаж - 1 человек, силовая установка - «РД2 МЗВ» с тягой 1590 кгс, размах крыла - 8,1 м и его площадь - 28,0 м2, взлетный вес - 1600 кг, максимальная скорость - 2200 км/ч (и это в 1945 г.!). В ЦАГИ считали, что строительство и летные испытания «РМ- 1» - одно из наиболее перспективных направлений в будущем развитии советской авиации.
В ноябре 1945 г. приказ о постройке «РМ-1» был подписан министром А. И. Шахуриным, но в январе 1946 г. приказ о строительстве «РМ-1» отменен Яковлевым. Похожий Черановский БИЧ-26 (Че-24) сверхзвуковой проект истребителя на основе "летающего крыла" с рулем направления и крылом переменной стреловидности тоже был отменён.
Послевоенное знакомство с немецкими трофеями вскрыло значительное отставание в развитии отечественного реактивного самолетостроения. Чтобы сократить разрыв, было принято решение использовать немецкие двигатели «JUMO-004» и «BMW-003», а затем на их основе создать собственные. Эти двигатели получили наименование «РД-10» и «РД-20».
В 1945 г. одновременно с заданием построить истребитель «МиГ-9» с двумя «РД-20» перед ОКБ Микояна была поставлена задача разработать экспериментальный истребитель-перехватчик с ЖРД «РД-2 М-3 В» и скоростью 1000 км/ч. Самолет, получивший обозначение И-270 («Ж»), вскоре был построен, но его дальнейшие испытания не показали преимущества ракетного истребителя перед самолетом с ТРД, и работы по этой теме закрыли. В дальнейшем жидкостные реактивные двигатели в авиации стали применятся только лишь на опытных и экспериментальных самолетах или в качестве авиационных ускорителей.
«…Страшно вспомнить, как мало я тогда знал и понимал. Сегодня говорят: «открыватели», «первопроходцы». А мы в потемках шли и набивали здоровенные шишки. Ни специальной литературы, ни методики, ни налаженного эксперимента. Каменный век реактивной авиации. Были мы оба законченные лопухи!..» - так вспоминал о создании «БИ-1» Алексей Исаев. Да, действительно, из-за своего колоссального расхода топлива самолеты с жидкостно-ракетными двигателями не прижились в авиации, навсегда уступив место турбореактивным. Но сделав свои первые шаги в авиации, ЖРД прочно заняли свое место в ракетостроении.
В СССР в годы войны в этом отношении прорывом стало создание истребителя «БИ-1», и здесь особая заслуга Болховитинова, который взял под свое крыло и сумел привлечь к работе таких будущих светил советского ракетостроения и космонавтики, как: Василий Мишин, первый заместитель главного конструктора Королева, Николай Пилюгин, Борис Черток - главные конструкторы систем управления многих боевых ракет и носителей, Константин Бушуев - руководитель проекта «Союз» - «Аполлон», Александр Березняк - конструктор крылатых ракет, Алексей Исаев - разработчик ЖРД для ракет подводных лодок и космических аппаратов, Архип Люлька - автор и первый разработчик отечественных турбореактивных двигателей.
И-270 (по классификации НАТО - Type 11) - опытный истребитель ОКБ Микояна с ракетным двигателем.
Получила разгадку и тайна гибели Бахчиванджи. В 1943 г. в ЦАГИ в эксплуатацию была пущена аэродинамическая труба больших скоростей Т-106. В ней сразу же начали проводить широкие исследования моделей самолетов и их элементов при больших дозвуковых скоростях. Была испытана и модель самолета «БИ» для выявления причин катастрофы. По результатам испытаний стало ясно, что «БИ» разбился из-за особенностей обтекания прямого крыла и оперения на околозвуковых скоростях и возникающего при этом явления затягивания самолета в пикирование, преодолеть которое летчик не мог. Катастрофа 27 марта 1943 г. «БИ-1» стала первой, которая позволила советским авиаконструкторам решить проблему «волнового кризиса» путем установки стреловидного крыла на истребителе «МиГ-15». Спустя 30 лет в 1973 г. Бахчиванджи был посмертно удостоен звания Героя Советского Союза. Юрий Гагарин так отозвался о нем:
«…Без полетов Григория Бахчиванджи возможно бы не было и 12 апреля 1961 г. ». Кто мог знать, что ровно через 25 лет, 27 марта 1968 года, как и Бахчиванджи в возрасте 34 лет, Гагарин тоже погибнет в авиакатастрофе. Их действительно объединило главное - они были первыми.