Rezumat: Mișcare reactivă în natură și tehnologie. Aplicarea propulsiei cu jet în tehnologie Postare pe tema propulsiei cu jet în fizică

Mișcare reactivă în natură și tehnologie

REZUMAT ÎN FIZICĂ

Mișcarea reactivă este o mișcare care apare atunci când orice parte a corpului este separată de corp la o anumită viteză.

Forța reactivă apare fără nicio interacțiune cu corpurile externe.

Utilizarea propulsiei cu jet în natură

Mulți dintre noi în viața noastră s-au întâlnit cu meduze în timp ce înotau în mare. În orice caz, sunt destule în Marea Neagră. Dar puțini oameni au crezut că meduzele folosesc propulsia cu jet pentru mișcare. În plus, așa se mișcă larvele de libelule și unele specii de plancton marin. Și adesea eficiența nevertebratelor marine care utilizează propulsia cu jet este mult mai mare decât cea a invențiilor tehnologice.

Propulsia cu jet este utilizată de multe moluște - caracatițe, calmar, sepie. De exemplu, o scoică de scoici se mișcă înainte datorită forței reactive a unui curent de apă evacuat dintr-o coajă atunci când supapele sale sunt puternic comprimate.

Caracatiță

Sepie

Sepia, ca majoritatea cefalopodelor, se mișcă în apă în felul următor. Trage apă în cavitatea branhială prin fanta laterală și o pâlnie specială în fața corpului, apoi aruncă viguros un flux de apă prin pâlnie. Sepia direcționează tubul pâlniei spre lateral sau spre spate și extragând rapid din ea apa, se poate mișca în direcții diferite.

Salpa este un animal de mare cu un corp transparent, atunci când se mișcă, primește apă prin deschiderea frontală, iar apa pătrunde într-o cavitate largă, în interiorul căreia branhiile sunt întinse în diagonală. De îndată ce animalul ia o înghițitură lungă de apă, gaura se închide. Apoi mușchii longitudinali și transversali ai salpei se contractă, întregul corp se contractă și apa este împinsă afară prin deschiderea posterioară. Reacția jetului care curge împinge salpa înainte.

Cel mai interesant este motorul cu jet de calamar. Calmarul este cel mai mare locuitor de nevertebrate din adâncurile oceanului. Calmarii au atins cea mai înaltă perfecțiune în navigația cu jet. În ele, chiar și corpul cu formele sale externe copiază racheta (sau, mai bine spus, racheta copia calmarul, deoarece are o prioritate incontestabilă în această materie). Când se mișcă încet, calmarul folosește o aripă mare în formă de diamant care se îndoaie periodic. El folosește un motor cu reacție pentru o aruncare rapidă. Țesut muscular - manta înconjoară corpul moluștei din toate părțile, volumul cavității sale este aproape jumătate din volumul corpului calmarului. Animalul aspiră apă în interiorul cavității mantalei și apoi aruncă brusc un curent de apă printr-o duză îngustă și se deplasează cu viteză mare în spate. În acest caz, toate cele zece tentacule ale calmarului se adună într-un nod deasupra capului și capătă o formă simplificată. Duza este echipată cu o supapă specială, iar mușchii o pot roti, schimbând direcția de mișcare. Motorul de calamar este foarte economic, este capabil de viteze de până la 60 - 70 km / h. (Unii cercetători cred că chiar și până la 150 km / h!) Nu este de mirare că calmarul este numit „torpilă vie”. Îndoiți tentaculele îndoite într-un pachet la dreapta, la stânga, în sus sau în jos, calmarul se rotește într-o direcție sau alta. Întrucât o astfel de cârmă este foarte mare în comparație cu animalul însuși, mișcarea sa ușoară este suficientă pentru ca calmarul, chiar și la viteză maximă, să evite cu ușurință o coliziune cu un obstacol. O întoarcere bruscă a volanului - iar înotătorul se grăbește în direcția opusă. Așadar, a aplecat capătul pâlniei înapoi și acum alunecă mai întâi cu capul. A îndoit-o spre dreapta - și o apăsare cu jet a aruncat-o spre stânga. Dar când trebuie să înoți repede, pâlnia iese întotdeauna chiar între tentacule, iar calmarul se repede cu coada, așa cum ar fugi un raci - un alergător dotat cu agilitatea unui cal.

Dacă nu este nevoie să vă grăbiți, calmarul și sepia înoată, unduindu-se cu aripioare - valuri miniaturale aleargă de-a lungul lor din față în spate, iar animalul alunecă grațios, împingându-se ocazional și cu un curent de apă aruncat afară de sub manta. Apoi, șocurile individuale pe care molusca le primește în momentul erupției jeturilor de apă sunt clar vizibile. Unele cefalopode pot atinge viteze de până la cincizeci și cinci de kilometri pe oră. Se pare că nimeni nu a făcut măsurători directe, dar acest lucru poate fi judecat după viteza și raza de acțiune a calmarilor zburători. Și așa, se pare, există talente în rudele caracatițelor! Cel mai bun pilot de moluște este calmarul stenoteutis. Marinarii englezi o numesc - calamar zburător („calmar zburător”). Este un animal mic de mărimea unui hering. El urmărește peștii cu atâta rapiditate, încât sare deseori din apă, măturând ca o săgeată peste suprafața ei. El recurge la acest truc și își salvează viața de prădători - ton și macrou. După ce a dezvoltat forța maximă a jetului în apă, calmarul pilot decolează în aer și zboară peste valuri pentru mai mult de cincizeci de metri. Apogeul zborului unei rachete vii se află atât de sus deasupra apei, încât calmarii zburători aterizează adesea pe punțile navelor oceanice. Patru până la cinci metri nu reprezintă o înălțime record până la care calmarul se ridică în cer. Uneori zboară și mai sus.

Cercetătorul englez în domeniul crustaceelor, Dr. Rees, a descris într-un articol științific un calmar (lung de doar 16 centimetri), care, zburând la o distanță corectă prin aer, a căzut pe podul iahtului, care se afla la aproape șapte metri deasupra apei.

Se întâmplă ca o mulțime de calamari zburători să cadă pe navă într-o cascadă strălucitoare. Vechiul scriitor Trebius Niger a spus odată o poveste tristă despre o navă care chiar s-a scufundat sub greutatea calmarilor zburători care au căzut pe puntea sa. Calmarii pot decola fără accelerare.

Și caracatițele pot zbura. Naturalistul francez Jean Verany a văzut cum o caracatiță obișnuită accelerează într-un acvariu și a sărit brusc din apă înapoi. După ce a descris un arc lung de cinci metri în aer, s-a aruncat înapoi în acvariu. Adunând viteza pentru a sari, caracatița s-a mișcat nu numai datorită impulsului jetului, ci și a vâslit cu tentacule.
Caracatițele largi înoată, desigur, mai rău decât calmarul, dar în momentele critice pot prezenta o clasă record pentru cei mai buni sprinteri. Personalul de la Acvariul din California a încercat să fotografieze o caracatiță care atacă un crab. Caracatița s-a repezit la pradă atât de repede încât a apărut întotdeauna grăsime pe film, chiar și atunci când a filmat la viteze mai mari. Deci aruncarea a durat sutimi de secundă! De obicei, caracatițele înoată relativ lent. Joseph Seinle, care a studiat migrația caracatițelor, a calculat că o caracatiță, de dimensiuni de jumătate de metru, plutește pe mare cu o viteză medie de aproximativ cincisprezece kilometri pe oră. Fiecare șuvoi de apă aruncat din pâlnie îl împinge înainte (sau mai bine zis, înapoi, deoarece caracatița înoată înapoi) de doi până la doi metri și jumătate.

Propulsia cu jet poate fi găsită și în lumea plantelor. De exemplu, fructele coapte de „castraveți nebuni” la cea mai mică atingere ricoșează de pe tulpină, iar un lichid lipicios cu semințe este aruncat cu forță din gaură. În același timp, castravetele în sine zboară în direcția opusă până la 12 m.

Cunoscând legea conservării impulsului, vă puteți schimba propria viteză de mișcare în spațiu deschis. Dacă vă aflați într-o barcă și aveți mai multe pietre grele, atunci aruncarea pietrelor într-o anumită direcție se va deplasa în direcția opusă. La fel se va întâmpla și în spațiul cosmic, dar acolo folosesc motoare cu reacție pentru asta.

Toată lumea știe că o lovitură dintr-o armă este însoțită de un recul. Dacă greutatea glonțului ar fi egală cu greutatea pistolului, ar zbura cu aceeași viteză. Reculul apare deoarece masa respinsă a gazelor creează o forță reactivă, datorită căreia mișcarea poate fi asigurată atât în \u200b\u200baer, cât și în spațiul fără aer. Și cu cât este mai mare masa și viteza gazelor care ies, cu atât este mai mare forța de retragere pe care o simte umărul nostru, cu atât reacția pistolului este mai puternică, cu atât este mai mare forța reactivă.

Utilizarea propulsiei cu jet în tehnologie

Timp de multe secole, omenirea a visat la călătorii spațiale. Scriitorii de science fiction au oferit o varietate de mijloace pentru a atinge acest obiectiv. În secolul al XVII-lea a apărut povestea scriitorului francez Cyrano de Bergerac despre zborul spre Lună. Eroul acestei povești a ajuns pe lună într-o căruță de fier, peste care a aruncat în mod constant un magnet puternic. Trăgându-se spre el, vagonul se ridica din ce în ce mai sus deasupra Pământului până când a ajuns pe lună. Și baronul Munchausen a spus că a urcat pe lună pe o tulpină de fasole.

La sfârșitul primului mileniu d.Hr., China a inventat propulsia cu jet, care a propulsat rachete - tuburi de bambus umplute cu praf de pușcă, au fost folosite și ca distracție. Unul dintre primele proiecte de mașini a fost, de asemenea, cu un motor cu reacție și acest proiect a aparținut lui Newton.

Autorul primului proiect mondial al unui avion cu reacție conceput pentru zborul uman a fost revoluționarul rus N.I. Kibalchich. El a fost executat la 3 aprilie 1881 pentru participarea la încercarea de asasinare a împăratului Alexandru al II-lea. Și-a dezvoltat proiectul în închisoare după condamnarea la moarte. Kibalchich a scris: „În închisoare, cu câteva zile înainte de moartea mea, scriu acest proiect. Cred în fezabilitatea ideii mele, iar această credință mă susține în situația mea teribilă ... Mă voi confrunta calm cu moartea, știind că ideea mea nu va pieri odată cu mine. "

Ideea utilizării rachetelor pentru zborurile spațiale a fost propusă la începutul acestui secol de către omul de știință rus Konstantin Eduardovici Ciolkovski. În 1903, un articol al profesorului gimnaziului Kaluga K.E. Ciolkovski „Explorarea spațiilor lumii prin dispozitive cu jet”. Această lucrare conținea cea mai importantă ecuație matematică pentru astronautică, acum cunoscută sub numele de „formula Tsiolkovsky”, care descria mișcarea unui corp cu masă variabilă. În viitor, el a dezvoltat o schemă pentru un motor de rachetă pe combustibil lichid, a propus un design de rachetă cu mai multe etape și a exprimat ideea posibilității de a crea orașe spațiale întregi pe orbita apropiată a pământului. El a arătat că singurul dispozitiv capabil să depășească forța gravitațională este o rachetă, adică aparat cu motor cu reacție care utilizează combustibil și un oxidant situat pe aparatul însuși.

Un motor cu reacție este un motor care transformă energia chimică a unui combustibil în energia cinetică a unui jet de gaz, în timp ce motorul câștigă turație în direcția opusă.

Ideea lui K. E. Ciolkovski a fost implementată de oamenii de știință sovietici sub îndrumarea academicianului Serghei Pavlovici Korolev. Primul satelit artificial de pe Pământ care a folosit o rachetă a fost lansat în Uniunea Sovietică pe 4 octombrie 1957.

Principiul propulsiei cu jet găsește o largă aplicare practică în aviație și astronautică. În spațiul cosmic, nu există un mediu cu care corpul să poată interacționa și, prin urmare, să schimbe direcția și modulul vitezei sale, prin urmare, numai avioanele cu reacție, adică rachetele, pot fi utilizate pentru zborurile spațiale.

Dispozitiv rachetă

Mișcarea rachetei se bazează pe legea conservării impulsului. Dacă la un moment dat vreun corp este aruncat de la rachetă, atunci acesta va dobândi același impuls, dar direcționat în direcția opusă

În orice rachetă, indiferent de designul său, există întotdeauna o carcasă și un combustibil cu oxidant. Coaja rachetei include o sarcină utilă (în acest caz, o navă spațială), un compartiment pentru instrumente și un motor (cameră de ardere, pompe etc.).

Cea mai mare parte a rachetei este combustibil cu oxidant (este necesar un oxidant pentru a menține arderea combustibilului, deoarece nu există oxigen în spațiu).

Combustibilul și oxidantul sunt pompate în camera de ardere. Combustibilul, ars, se transformă în gaz cu temperatură ridicată și presiune ridicată. Datorită diferenței mari de presiune din camera de ardere și din spațiul exterior, gazele din camera de ardere sunt grăbite spre exterior într-un jet puternic printr-un clopot special format, numit duză. Scopul duzei este de a crește viteza jetului.

Înainte de lansarea rachetei, impulsul său este zero. Ca urmare a interacțiunii gazului din camera de ardere și a tuturor celorlalte părți ale rachetei, gazul care iese prin duză primește un anumit impuls. Atunci racheta este un sistem închis, iar impulsul său total ar trebui să fie egal cu zero chiar și după lansare. Prin urmare, coaja rachetei, care este complet în ea, primește un impuls egal în mărime cu impulsul gazului, dar opus în direcție.

Cea mai masivă parte a rachetei, concepută pentru a lansa și accelera întreaga rachetă, se numește prima etapă. Când prima etapă masivă a unei rachete cu mai multe etape rămâne fără combustibil în timpul accelerației, aceasta este separată. Accelerația ulterioară este continuată de cea de-a doua etapă, mai puțin masivă, iar la viteza atinsă anterior cu ajutorul primei etape, adaugă o viteză mai mare și apoi se separă. A treia etapă continuă să mărească viteza la valoarea necesară și livrează sarcina utilă pe orbită.

Prima persoană care a zburat în spațiul cosmic a fost un cetățean al Uniunii Sovietice Yuri Alekseevich Gagarin. 12 aprilie 1961 A încercuit globul la bordul satelitului Vostok

Rachetele sovietice au fost primele care au ajuns pe Lună, au încercuit Luna și și-au fotografiat partea invizibilă de pe Pământ, primele care au ajuns pe planeta Venus și au livrat instrumente științifice la suprafața sa. În 1986, două nave spațiale sovietice „Vega-1” și „Vega-2” au examinat cometa lui Halley la distanță scurtă, apropiindu-se de Soare o dată la 76 de ani.

Cel mai bun caz, pentru a cere corecție ... ”R. Feynman Chiar și o scurtă recenzie a istoriei dezvoltării tehnologiei arată un fapt izbitor al dezvoltării asemănătoare avalanșei științei și tehnologiei moderne pe scara istoriei întregii omeniri. . Dacă trecerea unei persoane de la unelte de piatră la metal a durat aproximativ 2 milioane de ani; îmbunătățirea unei roți de la o roată din lemn masiv la o roată cu butuc, ...

Ceea ce se pierde în adâncurile secolelor, a fost, este și va fi întotdeauna punctul central al științei și culturii naționale: și va fi întotdeauna deschis în mișcarea culturală și științifică pentru întreaga lume. "*" Moscova în istoria științei și tehnologie "- acesta este numele proiectului de cercetare (lider S. Ilizarov), realizat de Institutul de Istorie a Științelor Naturii și Tehnologiei Vavilov al Academiei de Științe din Rusia cu sprijinul ...

Rezultatele multor ani de muncă în diverse domenii ale opticii fizice. A pus bazele unei noi direcții în optică, pe care savantul a numit-o micro-optică. Vavilov a acordat o mare atenție problemelor filozofiei științelor naturii și a istoriei științei. I se atribuie dezvoltarea, publicarea și promovarea patrimoniului științific al lui M.V. Lomonosov, V.V. Petrov și L. Euler. Omul de știință a condus Comisia de Istorie ...

Mișcare reactivă în natură și tehnologie

REZUMAT ÎN FIZICĂ

Propulsie cu jet - mișcarea care are loc atunci când o parte a acestuia se separă de corp cu o anumită viteză.

Forța reactivă apare fără nicio interacțiune cu corpurile externe.

Utilizarea propulsiei cu jet în natură

Caracatiță

Sepie

Utilizarea propulsiei cu jet în tehnologie

Motor turboreactor Este un motor care transformă energia chimică a combustibilului în energia cinetică a unui jet de gaz, în timp ce motorul câștigă turație în direcția opusă.

Dispozitiv rachetă

Cea mai mare parte a rachetei este combustibil cu oxidant (este necesar un oxidant pentru a menține arderea combustibilului, deoarece nu există oxigen în spațiu).

Prima persoană care a zburat în spațiul cosmic a fost un cetățean al Uniunii Sovietice Yuri Alekseevich Gagarin. 12 aprilie 1961 A încercuit globul la bordul satelitului Vostok

Mișcare reactivă în natură și tehnologie

REZUMAT ÎN FIZICĂ

Propulsie cu jet - mișcarea care are loc atunci când o parte a acestuia se separă de corp cu o anumită viteză.

Forța reactivă apare fără nicio interacțiune cu corpurile externe.

Utilizarea propulsiei cu jet în natură

Caracatiță

Sepie

Și caracatițele pot zbura. Naturalistul francez Jean Verany a văzut cum o caracatiță obișnuită accelerează într-un acvariu și a sărit brusc din apă înapoi. După ce a descris un arc lung de cinci metri în aer, s-a aruncat înapoi în acvariu. Adunând viteza pentru a sari, caracatița s-a mișcat nu numai datorită impulsului jetului, ci și a vâslit cu tentacule.
Caracatițele largi înoată, desigur, mai rău decât calmarile, dar în momentele critice pot prezenta o clasă record pentru cei mai buni sprinteri. Personalul de la Acvariul din California a încercat să fotografieze o caracatiță care atacă un crab. Caracatița s-a repezit la pradă atât de repede încât a fost întotdeauna grăsime pe film, chiar și atunci când a filmat la viteze mai mari. Deci aruncarea a durat sutimi de secundă! De obicei, caracatițele înoată relativ lent. Joseph Seinle, care a studiat migrația caracatițelor, a calculat că o caracatiță de jumătate de metru plutește pe mare cu o viteză medie de aproximativ cincisprezece kilometri pe oră. Fiecare șuvoi de apă aruncat din pâlnie îl împinge înainte (sau mai bine zis, înapoi, deoarece caracatița înoată înapoi) de doi până la doi metri și jumătate.

Toată lumea știe că o lovitură dintr-o armă este însoțită de un recul. Dacă greutatea glonțului ar fi egală cu greutatea pistolului, ar zbura cu aceeași viteză. Reculul apare deoarece masa respinsă a gazelor creează o forță reactivă, datorită căreia mișcarea poate fi asigurată atât în \u200b\u200baer, cât și în spațiul fără aer. Și cu cât masa și viteza gazelor care se scurg sunt mai mari, cu atât este mai mare forța de retragere pe care o simte umărul nostru, cu atât reacția pistolului este mai puternică, cu atât este mai mare forța reactivă.

Utilizarea propulsiei cu jet în tehnologie

Ideea utilizării rachetelor pentru zborurile spațiale a fost propusă la începutul acestui secol de către omul de știință rus Konstantin Eduardovici Ciolkovski. În 1903, un articol al profesorului gimnaziului Kaluga K.E. Ciolkovski „Explorarea spațiilor lumii prin dispozitive cu jet”. Această lucrare conținea cea mai importantă ecuație matematică pentru astronautică, cunoscută acum sub numele de „formula Tsiolkovsky”, care descria mișcarea unui corp cu masă variabilă. Ulterior, a dezvoltat o schemă pentru un motor de rachetă cu combustibil lichid, a propus un design de rachetă cu mai multe etape și a exprimat ideea posibilității de a crea orașe spațiale întregi pe orbita apropiată a pământului. El a arătat că singurul dispozitiv capabil să depășească forța gravitațională este o rachetă, adică aparat cu motor cu reacție care folosește combustibil și un oxidant situat pe aparatul însuși.

Motor turboreactorEste un motor care transformă energia chimică a combustibilului în energia cinetică a unui jet de gaz, în timp ce motorul capătă viteză în direcția opusă.

Ideea lui K. E. Ciolkovski a fost implementată de oamenii de știință sovietici sub îndrumarea academicianului Serghei Pavlovici Korolev. Primul satelit artificial de pe Pământ a fost lansat de o rachetă în Uniunea Sovietică pe 4 octombrie 1957.

Principiul propulsiei cu jet este utilizat pe scară largă în aviație și astronautică. În spațiul cosmic, nu există niciun mediu cu care corpul să poată interacționa și, prin urmare, să schimbe direcția și modulul vitezei sale, prin urmare, pentru zborurile spațiale, pot fi utilizate doar avioane cu reacție, adică rachete.

Dispozitiv rachetă

Cea mai mare parte a rachetei este combustibil cu oxidant (este necesar un oxidant pentru a menține arderea combustibilului, deoarece nu există oxigen în spațiu).

Combustibilul și oxidantul sunt pompate în camera de ardere. Combustibilul, ars, se transformă în gaz cu temperatură ridicată și presiune ridicată. Datorită diferenței mari de presiune din camera de ardere și din spațiul exterior, gazele din camera de ardere se repezesc spre exterior într-un jet puternic printr-un clopot special format, numit duză. Scopul duzei este de a crește viteza jetului.

Înainte de lansarea rachetei, impulsul său este zero. Ca urmare a interacțiunii gazului din camera de ardere și a tuturor celorlalte părți ale rachetei, gazul care iese prin duză primește un anumit impuls. Atunci racheta este un sistem închis, iar impulsul său total ar trebui să fie egal cu zero chiar și după lansare. Prin urmare, coaja rachetei complet, care se află în ea, primește un impuls egal în mărime cu impulsul gazului, dar opus în direcție.

Prima persoană care a zburat în spațiul cosmic a fost un cetățean al Uniunii Sovietice, Yuri Alekseevich Gagarin. 12 aprilie 1961 A încercuit globul la bordul satelitului Vostok

Rachetele sovietice au fost primele care au ajuns pe Lună, au încercuit Luna și și-au fotografiat partea invizibilă de pe Pământ, primele care au ajuns pe planeta Venus și au livrat instrumente științifice la suprafața sa. În 1986, două nave spațiale sovietice Vega-1 și Vega-2 au examinat cometa lui Halley de aproape, apropiindu-se de Soare o dată la 76 de ani.

Sisteme. Echipament exercițiu fizic. Rezultatul țintă circulaţie nu depinde de ... natură Forțe de vindecare natură au un impact semnificativ ... printr-o combinație de forțe inerțiale, reactiv și contracții musculare concentrate ...

Pentru majoritatea oamenilor, termenul „propulsie cu jet” este prezentat sub forma progresului modern în știință și tehnologie, în special în domeniul fizicii. Mulți oameni asociază propulsia cu jet în tehnologie cu nave spațiale, sateliți și avioane cu reacție. Se pare că fenomenul propulsiei cu jet a existat mult mai devreme decât persoana însăși și independent de el. Oamenii au reușit doar să înțeleagă, să folosească și să dezvolte ceea ce este supus legilor naturii și ale universului.

Ce este propulsia cu jet?

În engleză, cuvântul „jet” sună ca „jet”. Înseamnă mișcarea unui corp, care se formează în procesul de separare a unei părți de acesta cu o anumită viteză. Se manifestă o forță care mișcă corpul în direcția opusă față de direcția de mișcare, separând o parte de aceasta. De fiecare dată când materia este scoasă din obiect și obiectul se mișcă în direcția opusă, se observă o mișcare a jetului. Pentru a ridica obiecte în aer, inginerii trebuie să proiecteze un lansator de rachete puternic. Eliberând jeturi de flacără, motoarele rachetei o ridică pe orbita Pământului. Uneori, rachetele lansează sateliți și sonde spațiale.

În ceea ce privește avioanele și avioanele militare, principiul lor de funcționare amintește într-o oarecare măsură de decolarea unei rachete: corpul fizic reacționează la jetul puternic de gaz evacuat, în urma căruia se deplasează în direcția opusă. Acesta este principiul de bază al avioanelor cu reacție.

Legile lui Newton în propulsia cu jet

Inginerii își bazează evoluțiile pe principiile universului, descrise mai întâi în detaliu în lucrările remarcabilului om de știință britanic Isaac Newton, care a trăit la sfârșitul secolului al XVII-lea. Legile lui Newton descriu mecanismele gravitației și ne spun ce se întâmplă atunci când lucrurile se mișcă. Ele sunt deosebit de clare în explicarea mișcării corpurilor în spațiu.

A doua lege a lui Newton determină că forța unui obiect în mișcare depinde de câtă materie conține, cu alte cuvinte, masa sa și modificările în viteza de mișcare (accelerație). Aceasta înseamnă că, pentru a crea o rachetă puternică, este necesar ca aceasta să elibereze în mod constant cantități mari de energie de mare viteză. A treia lege a lui Newton spune că pentru fiecare acțiune va exista o forță egală, dar reacția opusă este opoziția. Motoarele cu reacție în natură și tehnologie respectă aceste legi. În cazul unei rachete, forța de acțiune este materia care este evacuată din conducta de evacuare. Măsura este de a împinge racheta înainte. Forța emisiilor din aceasta este cea care împinge racheta. În spațiu, unde racheta nu are practic greutate, chiar și o mică împingere de la motoarele rachete poate provoca o navă mare să zboare rapid înainte.

Tehnica folosind propulsia cu jet

Fizica propulsiei cu jet este că accelerarea sau decelerarea unui corp are loc fără influența corpurilor înconjurătoare. Procesul are loc datorită separării unei părți a sistemului.

Exemple de propulsie cu jet în tehnologie sunt:

fenomenul reculului dintr-o lovitură;
explozii;
lovituri în timpul accidentelor;
reculează atunci când folosești un furtun de incendiu puternic;
o barcă cu motor cu jet de apă;
avionul cu rachetă și racheta.

Corpurile creează un sistem închis dacă interacționează numai între ele. O astfel de interacțiune poate duce la o schimbare a stării mecanice a corpurilor care formează sistemul.

Care este acțiunea legii conservării impulsului?

Pentru prima dată această lege a fost anunțată de filosoful și fizicianul francez R. Descartes. Când două sau mai multe corpuri interacționează, între ele se formează un sistem închis. Orice corp în mișcare are propriul său impuls. Aceasta este masa corpului înmulțită cu viteza sa. Impulsul total al sistemului este egal cu suma vectorială a impulsurilor corpurilor din el. Elanul oricărui corp din interiorul sistemului se schimbă datorită influenței lor reciproce. Momentul total al corpurilor într-un sistem închis rămâne neschimbat pentru diferite deplasări și interacțiuni ale corpurilor. Aceasta este legea conservării impulsului.

Exemple de funcționare a acestei legi pot fi orice coliziune de corpuri (bile de biliard, mașini, particule elementare), precum și izbucnirea corpurilor și împușcături. Când este tras dintr-o armă, apare un recul: proiectilul se repede înainte și arma în sine este împinsă înapoi. De ce se întâmplă asta? Glonțul și arma formează un sistem închis unul cu celălalt, unde funcționează legea conservării impulsului. Când trageți, impulsurile armei în sine și glonțul se schimbă. Dar impulsul total al armei și glonțul din ea înainte de tragere va fi egal cu impulsul total al armei rulante și glonțul tras după tragere. Dacă glonțul și arma ar avea aceeași masă, ar zbura în direcții opuse cu aceeași viteză.

Legea conservării impulsului are o largă aplicație practică. Vă permite să explicați propulsia cu jet, datorită căreia sunt atinse cele mai mari viteze.

Mișcare reactivă în fizică

Cel mai izbitor exemplu al legii conservării impulsului este propulsia cu jet efectuată de o rachetă. Cea mai importantă parte a motorului este camera de ardere. Într-unul din pereții săi există o duză cu jet adaptată pentru degajarea gazului care rezultă din arderea combustibilului. Sub influența temperaturii și presiunii ridicate, gazul iese din duza motorului la turație mare. Înainte de lansarea rachetei, impulsul său față de Pământ este egal cu zero. În momentul lansării, racheta primește și un impuls, care este egal cu impulsul gazului, dar în direcția opusă.

Un exemplu al fizicii propulsiei cu jet poate fi văzut peste tot. Când sărbătorești o zi de naștere, un balon poate deveni o rachetă. Cum? Umflați balonul ciupind orificiul deschis pentru a împiedica scăparea aerului. Acum dă-i drumul. Balonul va fi condus în jurul camerei cu mare viteză, condus de aerul care iese din ea.

Istoria propulsiei cu jet

Istoria motoarelor cu reacție a început încă din 120 de ani î.Hr., când Heron din Alexandria a proiectat primul motor cu reacție - eolipil. Apa este turnată într-o bilă de metal, care este încălzită de foc. Aburul care scapă din această bilă îl rotește. Acest dispozitiv prezintă propulsie cu jet. Preoții au folosit cu succes motorul Heron pentru a deschide și închide ușile templului. Modificare Eolipil - roata Segner, care este utilizată în mod eficient în timpul nostru pentru irigarea terenurilor agricole. În secolul al XVI-lea, Giovani Branca a introdus lumea în prima turbină cu abur care a funcționat pe principiul propulsiei cu jet. Isaac Newton a propus unul dintre primele modele pentru o mașină cu aburi.

Primele încercări de a folosi propulsia cu jet în tehnologie pentru deplasarea pe sol datează din secolele 15-17. Chiar și acum 1000 de ani, chinezii aveau rachete pe care le foloseau ca arme militare. De exemplu, în 1232, conform cronicii, în războiul cu mongolii, au folosit săgeți echipate cu rachete.

Primele încercări de a construi un avion cu reacție au început în 1910. Cercetarea cu rachete din secolele trecute a fost luată ca bază, care a descris în detaliu utilizarea stimulatorilor de pulbere, care ar putea reduce în mod semnificativ lungimea arzătorului post și a decolării. Proiectantul șef a fost inginerul român Anri Coandă, care a construit o aeronavă pe baza unui motor cu piston. Pionierul propulsiei cu jet în tehnologie poate fi numit pe bună dreptate un inginer din Anglia - Frank Wheatle, care a propus primele idei pentru crearea unui motor cu reacție și a primit brevetul pentru acestea la sfârșitul secolului al XIX-lea.

Primele motoare cu reacție

Pentru prima dată, dezvoltarea unui motor cu reacție în Rusia a început la începutul secolului al XX-lea. Teoria mișcării vehiculelor cu reacție și a rachetelor capabile să dezvolte viteza supersonică a fost prezentată de celebrul om de știință rus K.E. Tsiolkovsky. Talentatul designer A.M. Lyulka a reușit să dea viață acestei idei. El a fost cel care a creat proiectul primului avion cu reacție din URSS, lucrând cu o turbină cu reacție. Primele avioane cu reacție au fost create de ingineri germani. Crearea și producția de proiecte au fost efectuate în secret în fabrici deghizate. Hitler, cu ideea sa de a deveni un conducător mondial, i-a implicat pe cei mai buni designeri din Germania să producă cele mai puternice arme, inclusiv avioane de mare viteză. Cel mai de succes dintre acestea a fost primul avion german, Messerschmitt-262. Acest avion a devenit primul din lume care a trecut cu succes toate testele, a decolat liber și după aceea a început să fie produs în serie.

Aeronava avea următoarele caracteristici:

Dispozitivul avea două motoare turboreactoare.
Un radar era situat în prova.
Viteza maximă a aeronavei a atins 900 km / h.

Datorită tuturor acestor indicatori și caracteristici de proiectare, primul avion cu reacție „Messerschmitt-262” a fost o armă formidabilă împotriva altor aeronave.

Prototipuri ale avioanelor moderne

În perioada postbelică, designerii ruși au creat avioane cu reacție, care ulterior au devenit prototipurile avioanelor moderne.

I-250, mai cunoscut sub numele de legendarul MiG-13, este un luptător la care a lucrat A.I. Mikoyan. Primul zbor a fost realizat în primăvara anului 1945, la acea vreme avioanele de luptă aveau o viteză record, ajungând la 820 km / h. Avioanele cu reacție MiG-9 și Yak-15 au fost puse în producție.

În aprilie 1945, pentru prima dată, avionul cu reacție al P.O. Sukhoi - Su-5 a decolat în cer, ridicându-se și zburând în detrimentul unui motor cu compresor cu jet de aer și al unui motor cu piston situat în coada structurii.

După sfârșitul războiului și predarea Germaniei naziste, Uniunea Sovietică a primit ca trofee avionul german cu motoare cu reacție JUMO-004 și BMW-003.

Primele prototipuri mondiale

Nu numai designerii germani și sovietici au fost implicați în dezvoltarea, testarea și producția de noi avioane. Inginerii din SUA, Italia, Japonia, Marea Britanie au creat, de asemenea, multe proiecte de succes folosind propulsia cu jet în tehnologie. Primele dezvoltări cu diferite tipuri de motoare includ:

Non-178 este o aeronavă germană cu turboreactor care a decolat în august 1939.
GlosterE. 28/39 este o aeronavă originară din Marea Britanie, cu un motor turboreactor, care a luat-o pentru prima dată în cer în 1941.
He-176 - un luptător creat în Germania folosind un motor rachetă, și-a făcut primul zbor în iulie 1939.
BI-2 - primul avion sovietic, care a fost propulsat de o centrală rachetă.
CampiniN.1 este un avion cu reacție creat în Italia, care a fost prima încercare a designerilor italieni de a se îndepărta de analogul cu piston.
Yokosuka MXY7 Ohka („Oka”) cu motor Tsu-11 este un bombardier japonez, așa-numitul avion de unică folosință cu un pilot kamikaze la bord.

Utilizarea propulsiei cu jet în tehnologie a servit drept un impuls puternic pentru crearea rapidă a următoarelor avioane cu reacție și dezvoltarea în continuare a construcției de aeronave militare și civile.

GlosterMeteor - un avion de luptă cu jet fabricat în Marea Britanie în 1943, a jucat un rol semnificativ în cel de-al doilea război mondial și, după finalizarea acestuia, a servit ca interceptor pentru rachetele germane V-1.
Lockheed F-80 este un avion cu reacție fabricat în SUA care folosește un motor AllisonJ. Aceste aeronave au participat la războiul japonez-coreean de mai multe ori.
B-45 Tornado este un prototip al bombardierelor americane moderne B-52, create în 1947.
MiG-15 este un adept al avioanei de luptă recunoscute MiG-9, care a participat activ la conflictul militar din Coreea, a fost produs în decembrie 1947.
Tu-144 este primul avion de pasageri supersonic sovietic cu jet de aer.

Vehicule cu reacție moderne

În fiecare an, avioanele se îmbunătățesc, deoarece designerii din întreaga lume lucrează la crearea unei noi generații de aeronave capabile să zboare la viteza sunetului și la viteza supersonică. Acum există avioane capabile să găzduiască un număr mare de pasageri și mărfuri, de dimensiuni enorme și o viteză de neimaginat de peste 3000 km / h, avioane militare echipate cu echipament modern de luptă.

Dar printre această varietate, există mai multe modele de avioane cu reacție record:

Airbus A380 este cel mai mare avion capabil să găzduiască 853 de pasageri la bord, care este asigurat de o structură cu etaj dublu. El este, de asemenea, unul dintre cele mai luxoase și scumpe avioane din timpul nostru. Cea mai mare linie de pasageri din aer.
Boeing 747 - timp de peste 35 de ani a fost considerat cel mai incapabil avion cu două etaje și putea transporta 524 de pasageri.
AN-225 Mriya este un avion de marfă care are o capacitate de transport de 250 de tone.
LockheedSR-71 este un avion cu reacție care atinge o viteză de 3529 km / h în timpul zborului.

Cercetarea aviației nu stă pe loc, deoarece avioanele cu reacție stau la baza aviației moderne în dezvoltare rapidă. Mai multe avioane cu pilot, cu pasageri, fără pilot, din vest și din Rusia, sunt în prezent proiectate și urmează să fie lansate în următorii câțiva ani.

Evoluțiile inovatoare rusești ale viitorului includ cea de-a cincea generație PAK FA - T-50 de luptă, ale cărei prime copii vor ajunge la trupe probabil la sfârșitul anului 2017 sau la începutul anului 2018 după testarea unui nou motor cu reacție.

Natura este un exemplu de propulsie cu jet

Principiul reactiv al mișcării a fost inițial determinat de natura însăși. Acțiunea sa este utilizată de larvele unor specii de libelule, meduze, multe moluște - scoici, sepie, caracatițe, calamar. Folosesc un fel de „principiu de respingere”. Sepia aspira apa si o arunca atat de repede incat ei insisi fac un salt inainte. Calmarii care folosesc această metodă pot atinge viteze de până la 70 de kilometri pe oră. De aceea această metodă de mișcare a făcut posibilă numirea calmarilor „rachete biologice”. Inginerii au inventat deja un motor bazat pe mișcarea unui calmar. Un exemplu de utilizare a propulsiei cu jet în natură și tehnologie este tunul cu apă.

Acesta este un dispozitiv care asigură mișcare folosind forța apei aruncate sub o presiune puternică. În dispozitiv, apa este pompată în cameră și apoi deversată din ea prin duză, iar vasul se deplasează în direcția opusă ejectării jetului. Apa este aspirată cu un motor diesel sau pe benzină.

Lumea plantelor oferă, de asemenea, exemple de propulsie cu jet. Printre acestea există specii care folosesc această mișcare pentru a răspândi semințe, cum ar fi castravetele nebun. Numai în exterior, această plantă este similară cu castraveții cu care suntem obișnuiți. Și caracteristica „mânioasă” pe care a primit-o din cauza modului ciudat de reproducere. Maturând, fructele sar de pe tulpini. Ca urmare, se deschide o gaură prin care castravetele trage o substanță care conține semințe potrivite pentru germinare, aplicând reactivitate. Și castravetele în sine sare până la doisprezece metri în partea opusă loviturii.

Manifestarea propulsiei cu jet în natură și tehnologie este supusă acelorași legi ale universului. Omenirea folosește din ce în ce mai mult aceste legi pentru a-și atinge obiectivele nu numai în atmosfera Pământului, ci și în vastitatea spațiului, iar propulsia cu jet este un exemplu izbitor în acest sens.

Nominalizare „Lumea din jur”

În pregătirea sărbătorii de Anul Nou, am decorat apartamentul cu baloane. Când am umflat baloanele, unul dintre ei a scăpat din mâinile mele și a zburat departe de mine cu mare viteză în direcția opusă. Mi-am pus întrebarea: ce s-a întâmplat cu balonul? Părinții au explicat că este vorba de propulsie cu jet. Balonul zboară la fel ca o rachetă?

Ipoteză,pe care le-am propus în cursul cercetărilor: poate că propulsia cu jet are loc în natură și în viața de zi cu zi.

Obiective muncă:

studiați principiile fizice ale propulsiei cu jet
identificați unde are loc propulsia cu jet în natură și în viața de zi cu zi.

Pentru a confirma sau a nega ipoteza mea, m-am stabilit sarcini:

să efectueze experimente care să ilustreze propulsia cu jet,
citiți literatura științei populare despre propulsia cu jet,
găsiți materiale relevante pe Internet,
creați o prezentare pe acest subiect.

REFERINȚĂ ISTORICĂ

Propulsia cu jet a fost utilizată chiar și la fabricarea primelor artificii cu pulbere și rachete de semnalizare din China în secolul X. La sfârșitul secolului al XVIII-lea, trupele indiene în lupta împotriva colonialistilor britanici au folosit rachete cu pulbere neagră. În Rusia, rachetele cu pulbere au fost adoptate la începutul secolului al XIX-lea.

În timpul celui de-al doilea război mondial, trupele germane au folosit rachete balistice V-2, bombardând orașe britanice și belgiene. Trupele sovietice au folosit cu mult succes lansatoare de rachete Katyusha.

Părinții motoarelor cu reacție:

matematician și mecanic grec Heron of Alexandria (Anexa 2.1), creatorul eolipilului (mingea Geron);
savantul maghiar Janos Segner (Anexa 2.3), care a creat „roata Segner”;
NI Kibalchich a fost primul care a folosit propulsia cu jet pentru zborurile spațiale;
Dezvoltarea teoretică suplimentară a navigației cu rachete aparține omului de știință rus Tsiolkovsky K.E.
Lucrările sale l-au inspirat pe S.P. Korolev să creeze avioane pentru zborul spațial cu echipaj. Datorită ideilor sale, pentru prima dată în lume a fost lansat un satelit artificial al Pământului (04.10.57) și primul satelit echipat cu un pilot-cosmonaut la bordul Yu.A. Gagarin (12 aprilie 1961).

PRINCIPII FIZICE MIȘCARE REACTIVĂ ȘI DISPOZITIV DE ROCETE

Mișcarea reactivă se bazează pe principiul acțiunii și reacției: dacă un corp acționează asupra altui, atunci exact aceeași forță va acționa asupra lui, dar direcționată în direcția opusă.

Am efectuat un experiment care demonstrează că fiecare acțiune are o opoziție egală. (clip video)

O rachetă spațială modernă este un avion foarte complex și greu, format din sute de mii și milioane de părți. Se compune din fluid de lucru (adică gaze incandescente formate ca urmare a arderii combustibilului și emise sub formă de jet de curent) și finalul "uscat" masa rachetei rămase după ejectarea gazelor incandescente din rachetă (aceasta este învelișul rachetei, adică sistemele de susținere a vieții astronauților, echipamentelor etc.). Pentru a atinge viteze cosmice, se folosesc rachete cu mai multe etape. Când un jet de gaz jet este evacuat din rachetă, racheta însăși se repede în direcția opusă, accelerând la prima viteză cosmică: 8 km / s.

Am efectuat un experiment privind interacțiunea boghiurilor și am dovedit că cu cât masa combustibilului este mai mare, cu atât este mai mare viteza rachetei. Aceasta înseamnă că zborurile spațiale necesită o cantitate imensă de combustibil.

MIȘCARE REACTIVĂ ÎN NATURĂ

Deci, unde apare propulsia cu jet în natură? Peștii înoată, păsările zboară, animalele fug. Totul pare a fi simplu. Oricât ar fi. Vânătoarea de rătăcire la animale nu este un capriciu, ci o necesitate dură. Dacă vrei să mănânci, fii capabil să te miști. Dacă nu vrei să fii mâncat, fii capabil să te strecori. Pentru a vă deplasa rapid în spațiu, trebuie să dezvoltați viteze mari.

Pentru aceasta, de exemplu, scoică- Am un motor cu reacție. Aruncă viguros apă din cochilie și zboară la o distanță care este de 10-20 ori propria lungime! Salpa, larvele libelule, peşte- toți folosesc principiul propulsiei cu jet pentru a se deplasa în spațiu. Caracatiță dezvoltă o viteză de până la 50 km / h și acest lucru se datorează impulsului jetului. Poate chiar să meargă pe uscat, pentru că are un aport de apă în sân pentru acest caz. Calamar - cel mai mare locuitor de nevertebrate din adâncurile oceanului se mișcă conform principiului propulsiei cu jet.

Exemple de propulsie cu jet pot fi găsite și în lumea plantelor. În țările din sud (și pe coasta noastră din Marea Neagră) crește o plantă numită „stropind castravete". Trebuie doar să atingeți ușor fructul copt, care arată ca un castravete, deoarece răsare din tulpină, iar prin orificiul format din fruct, un lichid cu semințe zboară cu o viteză de până la 10 m / s Castraveții înșiși zboară în direcția opusă. Castraveți (în caz contrar se numește „pistol pentru femei”) mai mult de 12 m.

În viața de zi cu zi prin exemplu sufletul pe furtun flexibilputeți vedea manifestarea propulsiei cu jet. Trebuie doar să introduceți apă în duș, deoarece mânerul cu un spray la capăt se va abate în direcția opusă jeturilor care curg.

Principiul propulsiei cu jet este baza pentru funcționarea stropitoarelor (apendicele 7.2) pentru irigarea plantațiilor din livezi și grădini de legume. Presiunea apei rotește capul cu spray-uri de apă.

Principiul propulsiei cu jet ajută la propulsie înotător... Cu cât înotătorul împinge mai mult apa înapoi, cu atât înoată mai repede. (Anexa 7.3)

Inginerii au creat deja un motor similar cu cel al unui calamar. Se numește tun de apă. (Anexa 7.4)

CONCLUZIE

Pe parcursul lucrului:

1. Am aflat că principiul propulsiei cu jet este legea fizică a acțiunii și reacției

2. A confirmat experimental dependența vitezei de mișcare a unui corp de masa unui alt corp care acționează asupra acestuia.

3. Am fost convins că propulsia cu jet se găsește în tehnologie, în viața de zi cu zi și în natură, și chiar în desene animate.

4. Acum, știind despre propulsia cu jet, pot evita multe necazuri, de exemplu, sărind de la o barcă la țărm, tragând o armă, inclusiv dușuri etc.

Așa că pot argumenta asta ipoteză, cel propus de mine a fost confirmat: principiul propulsiei cu jet este foarte comun în natură și în viața de zi cu zi.

LITERATURĂ

O carte pentru lectură despre fizică, clasa 6-7, I.G. Kirillova, - M: Educație, 1978. -97-99s
Fizică - pentru tineri pentru lectură extrașcolară clasa a 7-a. M.N. Alekseeva, -M: Educație, 1980.- 113 s
Bună fizică L.Ya. Galperstein, -M: Literatura pentru copii, 1967.
Enciclopedia științei, A. Craig, K. Rosny, -M: Rosman, 1997.- 29 p.
Salut caracatiță. Revista „Misha”, 1995, nr. 8, 12-13
Picioare, aripi și chiar ... un motor cu reacție. Revista „Misha”, 1995, № 8, 14с
Wikipedia: -ru.wikipedia.org

Ar putea fi util să citiți: