Задание OGEPHYS5CC9FC: Закон сохранения импульса для замкнутой системы тел. Реактивное движение

Вращение объясняется принципом реактивного движения: струя пара получает импульс в одну сторону, а стенки выходной трубки испытывают силу в противоположную сторону. Поскольку трубки согнуты и расположены вне оси вращения, эти силы создают вращающий момент.

Выберем систему Земли. Для одной выходной трубки направим ось Ox по направлению вылета пара. На порцию пара действует сила F со стороны стенок; её проекция положительна. По второму закону Ньютона изменение проекции импульса пара за короткое время Δt:
Δp_пx = F·Δt.
По третьему закону Ньютона сила пара на трубку имеет проекцию:
F_рx = −F.
Эта реактивная сила приложена к трубке и стремится повернуть шар в сторону, противоположную выходу струи. Силы от двух сопел образуют пару: их вращательные действия складываются, даже если суммарная поступательная сила равна нулю. Вес шара и силы опоры не создают такого вращающего действия вокруг его оси; трением в опоре в объяснении пренебрегаем.

Проверка. Если направление выходных трубок поменять на противоположное, изменится знак реактивных сил и направление вращения. Нагревание и испарение обеспечивают получение пара, но непосредственно вращает шар реакция вытекающих струй. Сгорание топлива не объясняет направление вращения, а охлаждение пара не является необходимой причиной. Верный вариант — 3.