Propulsie cu jet abstract. Raport: Propulsie reactivă în natură și tehnologie Comunicare asupra fizicii Propulsie reactivă în tehnologie

Mișcarea reactivă în natură și în tehnologie este un fenomen foarte frecvent. În natură, apare atunci când o parte a corpului este separată la o anumită viteză de o altă parte. În acest caz, forța reactivă apare fără interacțiunea acestui organism cu corpurile externe.

Pentru a înțelege ce este în joc, cel mai bine este să faceți referire la exemple. în natură și tehnologie sunt numeroase. Mai întâi vom vorbi despre modul în care animalele îl folosesc și apoi despre modul în care este aplicat în tehnologie.

Meduze, larve de libelule, plancton și moluște

Mulți, înotând în mare, au întâlnit meduze. În Marea Neagră, în orice caz, sunt destui. Cu toate acestea, nu toată lumea a crezut că meduzele se mișcă doar cu ajutorul propulsiei cu jet. Larvele de libelule, precum și unii reprezentanți ai planctonului marin, folosesc aceeași metodă. Eficiența animalelor marine nevertebrate care îl utilizează este adesea mult mai mare decât cea a invențiilor tehnice.

Multe moluște se mișcă într-un mod care ne interesează. Exemplele includ sepia, calmarul, caracatița. În special, scoica de scoici este capabilă să se miște înainte folosind un jet de apă care este evacuat din coajă atunci când supapele sale sunt puternic comprimate.

Și acestea sunt doar câteva exemple din viața lumii animale, care pot fi citate, dezvăluind subiectul: „Mișcarea reactivă în viața de zi cu zi, natura și tehnologia”.

Cum se mișcă sepia

Sepia este, de asemenea, foarte interesantă în acest sens. La fel ca mulți cefalopode, se deplasează în apă folosind următorul mecanism. Printr-o pâlnie specială situată în fața corpului, precum și prin fanta laterală, sepia duce apă în cavitatea sa branhială. Apoi o aruncă viguros prin pâlnie. Sepia dirijează tubul pâlniei înapoi sau lateral. În acest caz, mișcarea poate fi efectuată în direcții diferite.

Modul în care folosește salpa

Curios este și metoda pe care o folosește salpa. Acesta este numele unui animal de mare cu un corp transparent. Când se deplasează, salpa atrage apă folosind deschiderea din față. Apa ajunge într-o cavitate largă, iar branhiile sunt situate în diagonală în interiorul acesteia. Gaura se închide când salpa ia o înghițitură lungă de apă. Mușchii transversali și longitudinali se contractă, întregul corp al animalului se contractă. Apa este împinsă afară prin deschiderea din spate. Animalul se deplasează înainte datorită reacției jetului care curge.

Calamari - „torpile vii”

Cel mai mare interes este, poate, motorul cu reacție pe care îl are calmarul. Acest animal este considerat cel mai mare reprezentant al nevertebratelor care trăiesc la adâncimi mari ale oceanului. În navigația cu jet, calmarul a atins o perfecțiune reală. Chiar și corpul acestor animale seamănă cu o rachetă în formele sale externe. Mai degrabă, această rachetă copiază calmarul, deoarece el este cel care deține primatul incontestabil în această materie. Dacă trebuie să vă mișcați încet, animalul folosește o aripă mare în formă de diamant pentru aceasta, care se îndoaie din când în când. Dacă aveți nevoie de o aruncare rapidă, un motor cu reacție vine în ajutor.

Pe toate părțile, corpul molustei este înconjurat de o manta - țesut muscular. Aproape jumătate din întregul volum al corpului animalului cade pe volumul cavității sale. Calmarul folosește cavitatea mantalei pentru mișcare, aspirând apă în interiorul ei. Apoi aruncă brusc curentul de apă colectat printr-o duză îngustă. Drept urmare, se mișcă înapoi cu mare viteză. În același timp, calmarul pliază toate cele 10 tentacule într-un nod deasupra capului, pentru a dobândi o formă simplificată. Duza are o supapă specială, iar mușchii animalului o pot roti. Astfel, se schimbă direcția de mișcare.

Viteza de mișcare impresionantă a calmarului

Trebuie să spun că motorul calmarului este foarte economic. Viteza pe care el este capabil să o dezvolte poate ajunge la 60-70 km / h. Unii cercetători cred chiar că poate ajunge până la 150 km / h. După cum puteți vedea, calmarul este numit „torpilă vie” dintr-un motiv. Se poate întoarce în direcția dorită aplecându-se în jos, în sus, în stânga sau în dreapta tentacule pliate într-un pachet.

Cum controlează mișcarea calmarul

Deoarece cârma este foarte mare în comparație cu dimensiunea animalului în sine, pentru ca calmarul să evite cu ușurință o coliziune cu un obstacol, chiar și în mișcare la viteza maximă, este suficientă doar o ușoară mișcare a cârmei. Dacă îl întoarceți brusc, animalul se va grăbi imediat în direcția opusă. Calmarul se îndoaie la capătul pâlniei și, prin urmare, poate aluneca capul mai întâi. Dacă îl îndoaie spre dreapta, acesta va fi aruncat spre stânga printr-o împingere cu jet. Cu toate acestea, atunci când trebuie să înotați repede, pâlnia este întotdeauna chiar între tentacule. În acest caz, animalul se grăbește cu coada înainte, ca alergarea unui crab care merge repede, dacă posedă agilitatea unui cal.

În cazul în care nu este nevoie să vă grăbiți, sepia și calmarul înoată, ondulând cu aripioarele lor. Din față în spate, valuri miniaturale trec peste ele. Calmarii și sepia alunecă grațios. Se ocolesc doar ocazional cu un curent de apă care este aruncat de sub mantia lor. Șocurile individuale pe care molusca le primește în timpul erupției jeturilor de apă sunt clar vizibile în astfel de momente.

Calamar zburător

Unele cefalopode sunt capabile să accelereze până la 55 km / h. Se pare că nimeni nu a efectuat măsurători directe, dar putem numi o astfel de cifră pe baza distanței și vitezei de zbor a calmarilor zburători. Se pare că există asemenea. Calmarul Stenoteutis este cel mai bun pilot dintre toate crustaceele. Marinarii englezi îl numesc calmar zburător (calmar zburător). Acest animal, a cărui fotografie este prezentată mai sus, este de dimensiuni mici, aproximativ de mărimea unui hering. Urmărește peștii atât de repede încât sare deseori din apă, măturând ca o săgeată peste suprafața ei. El folosește acest truc și în cazul în care este în pericol de prădători - macrou și ton. După ce a dezvoltat forța maximă a jetului în apă, calmarul decolează în aer și apoi zboară peste 50 de metri deasupra valurilor. În timpul zborului său, este atât de mare încât adesea calmarii zburători cad pe punțile navelor. Înălțimea de 4-5 metri nu este în niciun caz un record pentru ei. Uneori, calmarii zburători zboară și mai sus.

Dr. Rees, cercetător britanic în domeniul crustaceelor, a descris în articolul său științific un reprezentant al acestor animale, a cărui lungime a corpului era de numai 16 cm. Iar înălțimea acestui pod era de aproape 7 metri!

Există momente în care o mulțime de calamari zburători lovesc nava deodată. Trebius Niger, un scriitor antic, a spus odată o poveste tristă despre o navă care părea să nu poată rezista greutății acestor animale marine și să se scufunde. Interesant este că calmarii sunt capabili să decoleze chiar și fără overclocking.

Caracatițe zburătoare

Caracatițele au și capacitatea de a zbura. Jean Verany, un naturalist francez, a privit cum unul dintre ei accelerează în acvariu și apoi a sărit brusc din apă. Animalul a descris un arc de aproximativ 5 metri în aer, și apoi a căzut în acvariu. Caracatița, câștigând viteza necesară pentru a sări, s-a mișcat nu numai datorită impulsului jetului. De asemenea, vâsla cu tentaculele sale. Caracatițele sunt largi, așa că înoată mai rău decât calmarii, dar în momentele critice aceste animale sunt capabile să dea cote celor mai buni sprinteri. Muncitorii de la Acvariul din California au vrut să facă o fotografie a unei caracatițe care atacă un crab. Cu toate acestea, caracatița, grăbită spre prada sa, a dezvoltat o astfel de viteză încât fotografiile, chiar și atunci când se utilizează modul special, s-au dovedit a fi neclare. Aceasta înseamnă că aruncarea a durat doar o fracțiune de secundă!

Cu toate acestea, caracatițele înoată, de obicei, destul de încet. Oamenii de știință Joseph Seinle, care a studiat migrațiile caracatiței, a descoperit că o caracatiță, care are o dimensiune de 0,5 m, înoată la o viteză medie de aproximativ 15 km / h. Fiecare șuvoi de apă pe care îl aruncă afară din pâlnie îl mișcă înainte (mai precis, înapoi, deoarece plutește înapoi) undeva la 2-2,5 m.

„Castravete care stropesc”

Mișcarea reactivă în natură și tehnologie poate fi luată în considerare și folosind exemple din lumea plantelor pentru ao ilustra. Unul dintre cele mai faimoase este fructul copt al așa-numitelor Ei sărit de pe tulpină la cea mai mică atingere. Apoi, din orificiul rezultat, se aruncă cu o forță mare un lichid lipicios special, în care se află semințele. Castravetele în sine zboară în direcția opusă la o distanță de până la 12 m.

Legea conservării impulsului

Este imperativ să spunem despre asta, având în vedere propulsia cu jet în natură și tehnologie. Cunoașterea ne permite să schimbăm, în special, propria noastră viteză de mișcare, dacă ne aflăm într-un spațiu deschis. De exemplu, stai într-o barcă și ai niște pietre cu tine. Dacă le aruncați într-o anumită direcție, barca se va deplasa în direcția opusă. Această lege operează și în spațiul cosmic. Cu toate acestea, în acest scop le folosesc

Ce alte exemple de propulsie cu jet în natură și tehnologie pot fi observate? Legea conservării impulsului este foarte bine ilustrată de exemplul unei arme.

După cum știți, o lovitură din ea este întotdeauna însoțită de recul. Să presupunem că greutatea glonțului ar fi egală cu greutatea pistolului. În acest caz, ar zbura separat cu aceeași viteză. Reculul se întâmplă deoarece se creează o forță reactivă, deoarece există o masă respinsă. Datorită acestei forțe, mișcarea este asigurată atât într-un spațiu fără aer, cât și în aer. Cu cât viteza și masa gazelor care se scurg sunt mai mari, cu atât este mai mare forța de recul pe care o simte umărul nostru, cu atât este mai mare. În consecință, forța reactivă este cu atât mai mare, cu cât reacția pistolului este mai puternică.

Visele de călătorie spațială

Propulsia cu jet în natură și tehnologie a fost o sursă de idei noi pentru oamenii de știință de mulți ani. Timp de multe secole, omenirea a visat zboruri spațiale. Se presupune că utilizarea propulsiei cu jet în natură și tehnologie nu s-a epuizat în niciun caz.

Totul a început cu un vis. Scriitorii de ficțiune în urmă cu câteva secole ne-au oferit diverse mijloace de realizare a acestui obiectiv dorit. În secolul al XVII-lea, Cyrano de Bergerac, un scriitor francez, a creat o poveste despre zborul spre Lună. Eroul său a ajuns la satelitul Pământului folosind un cărucior de fier. El a aruncat în mod constant un magnet puternic peste această structură. Carul, fiind atras de el, se ridica din ce în ce mai sus deasupra Pământului. În cele din urmă, a ajuns pe lună. Un alt personaj celebru, baronul Munchausen, a urcat pe lună o tulpină de fasole.

Desigur, în acest moment, nu se știau prea multe despre modul în care utilizarea propulsiei cu jet în natură și tehnologie ar putea face viața mai ușoară. Dar zborul fanteziei a deschis cu siguranță noi orizonturi.

Spre o descoperire extraordinară

În China, la sfârșitul mileniului I d.Hr. e. a inventat propulsia cu jet care propulsează rachete. Acestea din urmă erau pur și simplu țevi de bambus umplute cu praf de pușcă. Aceste rachete au fost lansate pentru distracție. Motorul cu reacție a fost folosit într-unul dintre primele modele de mașini. Această idee îi aparținea lui Newton.

N.I. s-a gândit, de asemenea, la modul în care apare propulsia cu jet în natură și tehnologie. Kibalchich. Acesta este un revoluționar rus, autorul primului proiect al unei aeronave cu reacție, care este conceput pentru a zbura o persoană pe ea. Revoluționarul, din păcate, a fost executat la 3 aprilie 1881. Kibalchich a fost acuzat că a participat la încercarea de asasinare a lui Alexandru al II-lea. Deja în închisoare, în așteptarea executării pedepsei cu moartea, a continuat să studieze un fenomen atât de interesant precum propulsia cu jet în natură și tehnologie, care rezultă din separarea unei părți a unui obiect. În urma acestor studii, și-a dezvoltat propriul proiect. Kibalchich a scris că această idee îl susține în poziția sa. Este gata să-și întâlnească calm moartea, știind că o descoperire atât de importantă nu va pieri odată cu el.

Implementarea ideii de zbor spațial

K. E. Ciolkovski a continuat să studieze manifestarea propulsiei cu jet în natură și tehnologie (fotografia sa este prezentată mai sus). La începutul secolului al XX-lea, acest mare om de știință rus a propus ideea de a folosi rachete pentru zboruri spațiale. Articolul său despre această problemă a apărut în 1903. A prezentat o ecuație matematică care a devenit cea mai importantă pentru astronautică. Este cunoscută în vremea noastră ca „formula Tsiolkovsky”. Această ecuație a descris mișcarea unui corp cu o masă variabilă. În scrierile sale ulterioare, el a prezentat o diagramă a unui motor de rachetă care funcționează pe combustibil lichid. Ciolkovski, studiind utilizarea propulsiei cu jet în natură și tehnologie, a dezvoltat un design de rachete cu mai multe etape. De asemenea, el deține ideea posibilității de a crea orașe spațiale întregi pe orbita apropiată a pământului. Acestea sunt descoperirile la care a venit omul de știință în timp ce studia propulsia cu jet în natură și tehnologie. Rachetele, așa cum a arătat Tsiolkovsky, sunt singurele vehicule care pot depăși o rachetă, a definit el ca un mecanism care are un motor cu reacție care folosește combustibilul și oxidantul pe el. Acest aparat transformă energia chimică a combustibilului, care devine energia cinetică a jetului de gaz. În același timp, racheta însăși începe să se miște în direcția opusă.

În cele din urmă, oamenii de știință, după ce au studiat mișcarea reactivă a corpurilor în natură și tehnologie, au trecut la practică. Sarcina ambițioasă de a realiza visul de lungă durată al omenirii stă înainte. Și un grup de oameni de știință sovietici, în frunte cu academicianul S.P. Korolev, a făcut față acestui lucru. Ea a pus în aplicare ideea lui Ciolkovski. Primul satelit artificial al planetei noastre a fost lansat în URSS pe 4 octombrie 1957. În mod natural, a fost folosită o rachetă.

Yu. A. Gagarin (în imaginea de mai sus) a fost omul care a fost onorat să fie primul care a zburat în spațiul cosmic. Acest eveniment important pentru lume a avut loc pe 12 aprilie 1961. Gagarin de pe satelitul Vostok a orbitat întregul glob. URSS a fost primul stat ale cărui rachete au ajuns pe lună, au zburat în jurul ei și au fotografiat latura invizibilă de pe Pământ. În plus, rușii au fost cei care au vizitat Venus pentru prima dată. Au adus instrumente științifice la suprafața acestei planete. Astronautul american Neil Armstrong este prima persoană care a vizitat suprafața lunară. A aterizat pe el pe 20 iulie 1969. În 1986, „Vega-1” și „Vega-2” (nave aparținând URSS) au examinat cometa Halley la distanță mică, care se apropie de Soare doar o dată la 76 de ani. Explorarea spațiului continuă ...

După cum puteți vedea, fizica este o știință foarte importantă și utilă. Mișcarea reactivă în natură și tehnologie este doar una dintre întrebările interesante care sunt discutate în ea. Iar realizările acestei științe sunt foarte, foarte semnificative.

Cum se folosește propulsia cu jet astăzi în natură și tehnologie

Descoperiri deosebit de importante au fost făcute în fizică în ultimele secole. În timp ce natura rămâne practic neschimbată, tehnologia se dezvoltă într-un ritm rapid. În zilele noastre, principiul propulsiei cu jet este utilizat pe scară largă nu numai de diferite animale și plante, ci și în astronautică și aviație. În spațiul cosmic, nu există un mediu pe care corpul să îl poată folosi pentru interacțiune pentru a-și schimba modulul și direcția vitezei. De aceea, numai rachetele pot fi utilizate pentru zboruri în spațiu fără aer.

Astăzi, propulsia cu jet este utilizată activ în viața de zi cu zi, natura și tehnologia. Nu mai este un mister așa cum a fost. Cu toate acestea, umanitatea nu ar trebui să se oprească aici. Urmează noi orizonturi. Aș vrea să cred că propulsia cu jet în natură și tehnologie, descrisă pe scurt în articol, va inspira pe cineva la noi descoperiri.

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

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 calmarii, 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.

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 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

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, 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 turboreactor Este 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

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 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.

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 de aproape, apropiindu-se de Soare o dată la 76 de ani.

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

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 sunt în favoarea

am crezut că meduzele folosesc și 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.

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 în lateral sau în spate și extragând rapid din ea apa, se poate mișca în direcții diferite. AAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAA

Și caracatițele pot zbura. Naturalistul francez Jean Verany a văzut o caracatiță obișnuită accelerând într-un acvariu și a sărit brusc din apă înapoi. După ce a descris un arc lung de cinci metri în aer, a plonjat 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.

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

Utilizarea propulsiei cu jet în natură Mulți dintre noi din viața noastră ne-am întâlnit în timp ce înotam în mare cu meduze. Dar puțini oameni au crezut că meduzele folosesc propulsia cu jet pentru mișcare. Și adesea eficiența nevertebratelor marine care utilizează propulsia cu jet este mult mai mare decât cea a invențiilor tehnologice.

Sepia Sepia, ca majoritatea cefalopodelor, se deplasează 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.

Squid Squid este cel mai mare locuitor de nevertebrate din adâncurile oceanului. Se mișcă conform principiului propulsiei cu jet, absorbind apa și apoi cu o forță extraordinară împingând-o printr-o gaură specială - „pâlnie”, iar la viteză mare (aproximativ 70 km / h) se mișcă înapoi în scuturi. În acest caz, toate cele zece tentacule ale calmarului se adună într-un nod deasupra capului și capătă o formă raționalizată.

Flying Squid Acesta 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. 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 unui zbor cu rachetă viu 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 calarii se ridică în cer. Uneori zboară și mai sus.

Caracatita Caracatita poate zbura si ea. Naturalistul francez Jean Verany a văzut o caracatiță obișnuită accelerând într-un acvariu și a sărit brusc din apă înapoi. După ce a descris un arc lung de cinci metri în aer, a plonjat înapoi în acvariu. Adunând viteza pentru a sari, caracatița s-a mișcat nu numai datorită impulsului jetului, ci și a vâslit cu tentacule.

Castravete nebun În țările din sud (și pe coasta noastră din Marea Neagră) crește o plantă numită „castravete nebun”. Trebuie doar să atingeți ușor fructul copt, asemănător unui castravete, deoarece ricoșează de pe tulpină, iar prin orificiul format din fruct cu o viteză de până la 10 m / s, un lichid cu semințe zboară afară. Un castravete nebun (altfel se numește „pistolul doamnei”) trage mai mult de 12 m.

Ar putea fi util să citiți: