2. Тела переменной массы

В классической механике рассматривается движение лишь таких тел, масса которых при движении не изменяется (масса принята за постоянную величину), поэтому законы классической механики не дают возможности изучения таких явлений, которые непосредственно связаны с изменением массы. Можно назвать множество случаев движения, когда масса тела подвергается изменению: масса Земли увеличивается в результате падения на нее метеоритов; масса метеорита уменьшается при движении в атмосфере из-за того, что от него отделяются определенные частицы; масса градинки при движении в атмосфере может увеличиться в результате прилипания к ней различных частичек из атмосферы или частичек водяных паров; масса Солнца уменьшается в результате излучения и выбрасывания корпускулярных потоков. Перечисленные примеры представляют собой случаи, преподносимые самой природой.

Можно привести множество случаев искусственно производимых движений, при которых одновременно происходит изменение массы. Например, катушка, на которую наматывается или с которой сматывается нитка; в результате сгорания горючих продуктов и выхлопа газов уменьшается масса движущейся ракеты; масса самолета, приводимого в движение реактивными двигателями, беспрерывно возрастает и уменьшается: увеличение массы происходит, когда реактивный двигатель всасывает огромное количество частиц воздуха, уменьшение же массы происходит в результате выхлопа указанных частиц вместе с продуктами сгорания; масса корабля, двигающегося в ледяном океане, увеличивается в результате обрастания коркой льда и т.д. Приведенные примеры показывают, что при движении тела масса его может уменьшаться или увеличиваться, а в некоторых случаях потеря и увеличение массы происходят одновременно. Последнее обстоятельство имеет место, как мы отметили, при движении самолетов с реактивными двигателями. Эти примеры дают достаточное основание для изучения законов движения тела переменной массы.

Современная ракетная техника основывается на 28 законах динамики тел с переменными массами. Механика тел с изменяющимися массами -- наука XX века; основу ее заложил профессор Ленинградского политехнического института И. В. Мещерский (1859-1935), который вывел уравнения движения материальной точки с переменной массой. Эти уравнения сыграли определенную роль в развитии теоретической механики и, в особенности, в деле установления законов ракетной динамики. К. Э. Циолковский, опираясь на результаты И. В. Мещерского, изучил несколько случаев движения тел переменной массы. На основании изучения конкретной задачи он принципиально доказал возможность реактивного движения. Он доказал также, что если с довольно большой скоростью происходит регулярное выбрасывание массы движущегося тела, то тело может приобрести очень большую скорость движения, достаточную для совершения космического полета. К. Э. Циолковский первым оценил эффективность выбрасывания массы движущегося тела и указал на преимущества реактивного двигателя при достижении больших скоростей. Он подробно изучил вопрос о том, какой запас высококалорийного топлива необходим для преодоления силы земного притяжения.