Многотонни космически кораби се издигат в небето и морски водиПрозрачни, желатинови медузи, сепии и октоподи ловко маневрират - какво е общото между тях? Оказва се, че и в двата случая за придвижване се използва принципът на реактивното задвижване. Това е темата, на която е посветена днешната ни статия.
Нека надникнем в историята
Повечето Първите достоверни сведения за ракетите датират от 13 век.Те са били използвани от индийци, китайци, араби и европейци в битка като бойно и сигнално оръжие. След това последваха векове на почти пълно забравяне на тези устройства.
В Русия идеята за използване на реактивен двигател беше възродена благодарение на работата на революционера Николай Кибалчич. Седейки в царските тъмници, той се разви Руски проектреактивен двигател и самолет за хора. Кибалчич е екзекутиран, а проектът му дълги години събира прах в архивите на царската тайна полиция.
Бяха получени основните идеи, чертежи и изчисления на този талантлив и смел човек по-нататъчно развитиев трудовете на К. Е. Циолковски, който предложи използването им за междупланетни комуникации. От 1903 до 1914 г. той публикува редица трудове, в които убедително доказва възможността за използване на реактивно задвижване за изследване на космоса и обосновава осъществимостта на използването на многостепенни ракети.
Много от научните разработки на Циолковски се използват в ракетостроенето и до днес.
Биологични ракети
Как изобщо възникна? идеята да се движите чрез изтласкване на собствената си струя?Може би, като наблюдавате отблизо морския живот, жителите крайбрежни зонизабеляза как това се случва в животинския свят.
Например, мидасе движи поради реактивната сила на водна струя, изхвърлена от черупката по време на бързо компресиране на нейните клапани. Но той никога няма да се справи с най-бързите плувци - калмарите.
Телата им с форма на ракета се втурват с опашка напред, изхвърляйки натрупаната вода от специална фуния. се движат по същия принцип, като изстискват вода чрез свиване на прозрачния си купол.
Природата е дарила растение, наречено „реактивен двигател“ "пръскаща краставица".Когато плодовете му са напълно узрели, в отговор на най-малкото докосване, той изстрелва глутена със семена. Самият плод се хвърля в обратна посока на разстояние до 12 м!
Нито морските обитатели, нито растенията познават физическите закони, залегнали в основата на този метод на движение. Ще се опитаме да разберем това.
Физическа основа на принципа на реактивното задвижване
Първо, нека се обърнем към най-простото преживяване. Да надуем гумена топкаи без да спираме, ще ви оставим да летите свободно. Бързото движение на топката ще продължи, докато въздушната струя, изтичаща от нея, е достатъчно силна.
За да обясним резултатите от този експеримент, трябва да се обърнем към Третия закон, който гласи това две тела си взаимодействат с еднакви по големина и противоположни по посока сили.Следователно силата, с която топката действа върху струите въздух, излизащи от нея, е равна на силата, с която въздухът избутва топката от себе си.
Нека прехвърлим тези аргументи на ракета. Тези устройства изхвърлят част от масата си с огромна скорост, в резултат на което самите те получават ускорение в обратна посока.
От гледна точка на физиката това процесът е ясно обяснен от закона за запазване на импулса.Импулсът е произведение на масата на тялото и неговата скорост (mv), докато ракетата е в покой, нейната скорост и импулс са нула. Ако от него се изхвърли струен поток, тогава останалата част, съгласно закона за запазване на импулса, трябва да придобие такава скорост, че общият импулс все още да е равен на нула.
Нека да разгледаме формулите:
m g v g + m r v r =0;
m g v g =- m r v r,
Където m g v gимпулсът, създаден от струята от газове, m p v p импулсът, получен от ракетата.
Знакът минус показва, че посоката на движение на ракетата и струйната струя са противоположни.
Конструкцията и принципът на работа на реактивен двигател
В технологията реактивните двигатели задвижват самолети, ракети и ги изстрелват в орбита. космически кораб. В зависимост от предназначението си те имат различни устройства. Но всеки от тях има запас от гориво, камера за изгарянето му и дюза, която ускорява струйния поток.
Междупланетните автоматични станции са оборудвани и с приборен отсек и кабини с животоподдържаща система за космонавти.
Съвременните космически ракети са сложни, многостепенни летателни апарати най-новите постиженияинженерна мисъл. След изстрелването горивото в долната степен първо изгаря, след което се отделя от ракетата, намалявайки общата й маса и увеличавайки скоростта.
След това горивото се изразходва във втория етап и т.н. Накрая самолетът се изстрелва по зададена траектория и започва своя самостоятелен полет.
Нека помечтаем малко
Великият мечтател и учен К. Е. Циолковски даде на бъдещите поколения увереността, че реактивните двигатели ще позволят на човечеството да избяга отвъд земната атмосфера и да се втурне в космоса. Предсказанието му се сбъдна. Луната и дори далечни комети се изследват успешно от космически кораби. 
Течните реактивни двигатели се използват в космонавтиката. Използват петролни продукти като гориво, но скоростите, които могат да се постигнат с тяхна помощ, са недостатъчни за много дълги полети.
Може би вие, нашите скъпи читатели, ще станете свидетели на полетите на земляни до други галактики на устройства с ядрени, термоядрени или йонно-реактивни двигатели.
Ако това съобщение е било полезно за вас, ще се радвам да ви видя
Есе
Физика
По темата за:
Завършено от ученик на Общинско учебно заведение СОУ No5
Г. Лобня, 10 “Б” клас, гр.
Степаненко Инна Юриевна
Реактивно задвижване.
В продължение на много векове човечеството е мечтало за космически полет. Писателите на научна фантастика предложиха най-много различни средстваза постигане на тази цел. През 17 век се появява разказът на френския писател Сирано дьо Бержерак за полет до Луната. Героят на тази история стигна до Луната в желязна количка, върху която постоянно хвърляше силен магнит. Привлечена от него, количката се издигаше все по-високо над Земята, докато стигна до Луната. А барон Мюнхаузен каза, че се е изкачил на луната по бобено стъбло.
Но нито един учен, нито един писател на научна фантастика в продължение на много векове не можеше да назове единственото средство на разположение на човек, с което човек може да преодолее силата на гравитацията и да полети в космоса. Това е направено от руския учен Константин Едуардович Циолковски (1857-1935). Той показа, че единственото устройство, способно да преодолее гравитацията, е ракета, т.е. устройство с реактивен двигател, който използва гориво и окислител, разположен на самото устройство.
Реактивен двигател е двигател, който преобразува химическата енергия на горивото в кинетична енергия на газова струя, а двигателят придобива скорост в обратна посока. На какви принципи и физични закониосновано ли е действието му?
Всеки знае, че изстрелът от пистолет е придружен от откат. Ако теглото на куршума беше равно на теглото на пистолета, те щяха да се разлетят със същата скорост. Откатът възниква, защото изхвърлената маса от газове създава реактивна сила, благодарение на която може да се осигури движение както във въздушно, така и в безвъздушно пространство. И колкото по-голяма е масата и скоростта на протичащите газове, толкова по-голяма е силата на отката, която усеща рамото ни, толкова по-силна е реакцията на пистолета, толкова по-голяма е реактивната сила. Това е лесно обяснимо от закона за запазване на импулса, който гласи, че геометричната (т.е. векторна) сума на импулса на телата, които изграждат затворена система, остава постоянна за всякакви движения и взаимодействия на телата на системата, т.е.
К. Е. Циолковски изведе формула, която позволява да се изчисли максималната скорост, която може да развие една ракета. Ето формулата:
Тук v max е максималната скорост на ракетата, v 0 е началната скорост, v r е скоростта на газовия поток от дюзата, m е началната маса на горивото и M е масата на празната ракета. Както се вижда от формулата, тази максимално достижима скорост зависи преди всичко от скоростта на газовия поток от дюзата, която от своя страна зависи преди всичко от вида на горивото и температурата на газовата струя. Колкото по-висока е температурата, толкова по-голяма е скоростта. Това означава, че за една ракета трябва да изберете най-висококалоричното гориво, което осигурява най-голямо количество топлина. От формулата също следва, че тази скорост зависи както от началната, така и от крайната маса на ракетата, т.е. зависи каква част от теглото му е гориво и каква част са безполезни (от гледна точка на скоростта на полета) конструкции: тяло, механизми и др.
Тази формула на Циолковски е основата, върху която се основава цялото изчисление на съвременните ракети. Съотношението на масата на горивото към масата на ракетата в края на работата на двигателя (т.е. по същество към теглото на празната ракета) се нарича число на Циолковски.
Основният извод от тази формула е, че в безвъздушно пространство една ракета ще развива толкова по-голяма скорост, толкова по-голяма е скоростта на изтичане на газ и по-голям бройЦиолковски.
Заключение.
Бих искал да добавя, че описанието, което дадох за действието на междуконтинентална балистична ракета, е остаряло и отговаря на нивото на развитие на науката и технологиите от 60-те години, но поради ограничения достъп до съвременни научни материали не мога да дайте точно описание на действието на съвременна междуконтинентална балистична ракета със свръхголям обсег. Въпреки това подчертах общите свойства, присъщи на всички ракети, така че смятам задачата си за изпълнена.
Списък на използваната литература:
Дерябин В. М. Закони за запазване във физиката. – М.: Образование, 1982.
Гелфер Я. М. Закони за опазване. – М.: Наука, 1967.
Тяло К. Свят без форми. – М.: Мир, 1976.
Детска енциклопедия. – М.: Издателство на Академията на науките на СССР, 1959 г.
Реферат по физика На тема: „Реактивно задвижване” Изпълнено от ученик на Общинско образователно заведение Средно училище № 5 в Лобня, 10 „Б” клас, Инна Юриевна Степаненко, 2006 г. Реактивно задвижване. В продължение на много векове човечеството е мечтало за изследване на космоса.Реактивното движение в природата и техниката е много често срещано явление. В природата това се случва, когато една част от тялото се отдели с определена скорост от друга част. В този случай реактивната сила се появява без взаимодействието на този организъм с външни тела.
За да разберете за какво говорим, най-добре е да разгледате примери. в природата и технологията са многобройни. Първо ще говорим за това как животните го използват, а след това как се използва в технологиите.
Медузи, ларви на водни кончета, планктон и мекотели
Много хора, плувайки в морето, се натъкнаха на медузи. Във всеки случай в Черно море ги има в изобилие. Въпреки това, не всички разбраха, че медузите се движат с реактивно задвижване. Същият метод се използва от ларви на водни кончета, както и някои представители на морския планктон. Ефективността на безгръбначните морски животни, които го използват, често е много по-висока от тази на техническите изобретения.
Много мекотели се движат по начин, който ни интересува. Примерите включват сепия, калмари и октопод. По-специално мидата мида може да се движи напред с помощта на струя вода, която се изхвърля от черупката, когато нейните клапи са рязко компресирани.
И това са само няколко примера от живота на животинския свят, които могат да бъдат цитирани, за да разширим темата: „Реактивното задвижване в ежедневието, природата и технологиите“.
Как се движи сепия?
Много интересна в това отношение е и сепията. Подобно на много главоноги, той се движи във вода, използвайки следния механизъм. Чрез специална фуния, разположена в предната част на тялото, както и през странична цепка, сепията поема вода в хрилната си кухина. След това тя енергично го хвърля през фунията. Сепията насочва тръбата на фунията назад или настрани. Движението може да се извършва в различни посоки.
Методът, който използва салпата
Любопитен е и методът, който използва салпата. Това е името на морско животно, което има прозрачно тяло. Когато се движи, салпата изтегля вода с предния отвор. Водата завършва в широка кухина, а хрилете са разположени диагонално вътре в нея. Дупката се затваря, когато салпата отпие голяма глътка вода. Неговите напречни и надлъжни мускули се свиват, притискайки цялото тяло на животното. Водата се изтласква през задния отвор. Животното се движи напред поради реакцията на течащата струя.
Калмари - "живи торпеда"
Най-големият интерес е може би реактивният двигател, който има калмарите. Това животно се счита за най-големият представител на безгръбначните, живеещи на големи океански дълбочини. Squids са постигнали истинско съвършенство в реактивната навигация. Дори тялото на тези животни прилича на ракета във външната си форма. Или по-скоро тази ракета копира калмарите, тъй като калмарите имат безспорен първенство в този въпрос. Ако трябва да се движи бавно, животното използва за това голяма перка с форма на диамант, която се огъва от време на време. При необходимост от бързо замятане на помощ идва реактивен двигател.
Тялото на мекотелото е заобиколено от всички страни от мантия - мускулна тъкан. Почти половината от общия обем на тялото на животното е обемът на неговата кухина. Калмарът използва кухината на мантията, за да се движи, като засмуква вода вътре в нея. След това рязко изхвърля събраната струя вода през тясна дюза. В резултат на това той се движи назад с висока скорост. В същото време калмарът сгъва всичките си 10 пипала на възел над главата си, за да придобие опростена форма. Дюзата съдържа специален клапан и мускулите на животното могат да го завъртят. Така посоката на движение се променя.
Впечатляваща скорост на калмари
Трябва да се каже, че калмарният двигател е много икономичен. Скоростта, която е в състояние да достигне, може да достигне 60-70 км/ч. Някои изследователи дори смятат, че може да достигне до 150 км/ч. Както можете да видите, калмарът не се нарича "живо торпедо" за нищо. Може да се върти в желаната посока, извивайки сгънатите на сноп пипала надолу, нагоре, наляво или надясно.
Как калмар контролира движението?
Тъй като воланът е много голям в сравнение с размера на самото животно, само леко движение на волана е достатъчно, за да може калмарът лесно да избегне сблъсък с препятствие, дори и да се движи с максимална скорост. Ако го завъртите рязко, животното веднага ще се втурне обратна страна. Калмарът извива края на фунията назад и в резултат на това може да се плъзне с главата напред. Ако го огъне надясно, той ще бъде изхвърлен наляво от реактивната тяга. Въпреки това, когато е необходимо да плувате бързо, фунията винаги се намира директно между пипалата. В този случай животното се втурва с опашката напред, като бягането на бързо движещ се рак, ако притежаваше ловкостта на състезател.
Когато няма нужда да бързате, сепията и калмарите плуват, вълнообразно размахвайки перките си. Миниатюрни вълни преминават по тях отпред назад. Калмарите и сепията се плъзгат грациозно. Те само се натискат от време на време с поток вода, който извира изпод мантията им. Индивидуалните удари, които мекотелото получава по време на изригването на водни струи, са ясно видими в такива моменти.
Летящи калмари
Някои главоноги могат да ускорят до 55 км/ч. Изглежда, че никой не е правил директни измервания, но можем да дадем такава цифра въз основа на обхвата и скоростта на летящите калмари. Оказва се, че има и такива хора. Калмарът Stenoteuthis е най-добрият пилот от всички мекотели. Английските моряци го наричат летящ калмар (летящ калмар). Това животно, чиято снимка е представена по-горе, няма големи размери, приблизително колкото херинга. Толкова бързо преследва рибата, че често изскача от водата, плъзгайки се като стрела по повърхността й. Той използва този трик и когато е в опасност от хищници - скумрия и тон. Развивайки максимална реактивна тяга във водата, калмарът се изстрелва във въздуха и след това лети на повече от 50 метра над вълните. Когато лети, е толкова високо, че често летящите калмари се озовават на палубите на корабите. Височина от 4-5 метра в никакъв случай не е рекорд за тях. Понякога летящите калмари летят още по-високо.
Д-р Рийс, изследовател на миди от Великобритания, в своя научна статияописва представител на тези животни, чиято дължина на тялото е само 16 см. Въпреки това той успя да лети на доста голямо разстояние във въздуха, след което кацна на мостика на яхтата. А височината на този мост беше почти 7 метра!
Има моменти, когато корабът е атакуван от много летящи калмари наведнъж. Требиус Нигер, древен писател, веднъж разказал тъжна история за кораб, който изглежда не можел да издържи тежестта на тези морски животни и потънал. Интересното е, че калмарите могат да излитат дори без ускорение.
Летящи октоподи
Октоподите също имат способността да летят. Жан Верани, френски натуралист, наблюдава как един от тях се ускорява в аквариума си и след това внезапно изскача от водата. Животното описа дъга от около 5 метра във въздуха и след това се строполи в аквариума. Октоподът, набирайки скоростта, необходима за скока, се движеше не само благодарение на реактивната тяга. То също гребеше с пипалата си. Октоподите са торбести, така че плуват по-лошо от калмарите, но в критични моменти тези животни могат да дадат преднина на най-добрите спринтьори. Служители на калифорнийския аквариум искаха да направят снимка на октопод, който напада рак. Но октоподът, който се втурна към плячката си, разви такава скорост, че снимките, дори когато се използва специален режим, се оказаха размазани. Това означава, че хвърлянето е продължило само част от секундата!
Въпреки това октоподите обикновено плуват доста бавно. Ученият Джоузеф Сейнл, който изучава миграциите на октоподите, установи, че октоподът, чийто размер е 0,5 м, плува със средна скорост от около 15 км/ч. Всяка струя вода, която изхвърля от фунията, го премества напред (по-точно назад, тъй като той плува назад) с около 2-2,5 m.
"Пръскаща краставица"
Реактивното движение в природата и технологията може да се разгледа, като се използват примери от растителния свят, за да се илюстрира. Едни от най-известните са узрелите плодове на т.нар Те отскачат от дръжката при най-лекото докосване. След това от получената дупка с голяма сила се изхвърля специална лепкава течност, съдържаща семената. Самата краставица лети в обратна посока на разстояние до 12 m.
Закон за запазване на импулса
Определено трябва да говорите за това, когато разглеждате струйното движение в природата и технологията. Познаването на закона за запазване на импулса ни позволява да променяме по-специално собствената си скорост на движение, ако сме в открито пространство. Например, вие седите в лодка и имате няколко камъка със себе си. Ако ги хвърлите в определена посока, лодката ще се движи в обратната посока. Този закон важи и в открития космос. Въпреки това, за тази цел те използват
Какви други примери за реактивно задвижване могат да бъдат отбелязани в природата и технологията? Много добре илюстрирано с примера на пистолет.
Както знаете, изстрелът от него винаги е придружен от откат. Да кажем, че теглото на куршума е равно на теглото на пистолета. В този случай те ще се разлетят със същата скорост. Откатът възниква, защото се създава реактивна сила, тъй като има хвърлена маса. Благодарение на тази сила се осигурява движение както в безвъздушно пространство, така и във въздуха. Колкото по-голяма е скоростта и масата на протичащите газове, толкова по-голяма е силата на отката, която усеща рамото ни. Съответно, колкото по-силна е реакцията на пистолета, толкова по-голяма е силата на реакция.
Мечти за полет в космоса
Реактивното задвижване в природата и технологията е източник на нови идеи за учените от много години. В продължение на много векове човечеството мечтае да лети в космоса. Използването на реактивното задвижване в природата и технологията, трябва да се приеме, в никакъв случай не е изчерпано.
И всичко започна с една мечта. Писателите на научна фантастика преди няколко века ни предложиха различни средствакак да постигнете тази желана цел. През 17 век Сирано дьо Бержерак, френски писател, създава история за полет до Луната. Неговият герой достига спътника на Земята с желязна количка. Той непрекъснато хвърляше силен магнит върху тази структура. Количката, привлечена от него, се издигаше все по-високо и по-високо над Земята. В крайна сметка тя стигна до луната. Друг известен герой, барон Мюнхаузен, се изкачи на Луната с бобено стъбло.
Разбира се, по това време малко се знаеше как използването на реактивно задвижване в природата и технологията може да улесни живота. Но полетът на фантазията със сигурност отвори нови хоризонти.
По пътя към едно изключително откритие
В Китай в края на 1-во хилядолетие от н.е. д. изобретил реактивно задвижване за задвижване на ракети. Последните бяха просто бамбукови тръби, пълни с барут. Тези ракети бяха изстреляни за забавление. Реактивният двигател е използван в един от първите дизайни на автомобили. Тази идея принадлежи на Нютон.
Н. И. също се замисли как възниква струйното движение в природата и технологията. Кибълчич. Това е руски революционер, автор на първия проект на реактивен самолет, който е предназначен за човешки полет. Революционерът, за съжаление, е екзекутиран на 3 април 1881 г. Кибалчич е обвинен в участие в покушението срещу Александър II. Вече в затвора, докато чакаше изпълнението на смъртната присъда, той продължи да изучава толкова интересно явление като реактивното движение в природата и технологията, което се случва, когато част от обект се отдели. В резултат на тези изследвания той разработва своя проект. Кибалчич пише, че тази идея го подкрепя в позицията му. Той е готов да посрещне спокойно смъртта си, знаейки, че е такъв важно откритиеняма да умре с него.
Осъществяване на идеята за космически полет
Проявлението на реактивното задвижване в природата и технологията продължава да се изучава от К. Е. Циолковски (неговата снимка е представена по-горе). В началото на 20-ти век този велик руски учен предлага идеята за използване на ракети за космически полети. Неговата статия по този въпрос се появява през 1903 г. Той представя математическо уравнение, което става най-важното за космонавтиката. В наше време е известна като „формулата на Циолковски“. Това уравнение описва движението на тяло с променлива маса. В по-нататъшните си работи той представи схема на ракетен двигател, работещ с течно гориво. Циолковски, изучавайки използването на реактивно задвижване в природата и технологията, разработи многостепенна конструкция на ракета. Той също така излезе с идеята за възможността за създаване на цели космически градове в ниска околоземна орбита. Това са откритията, до които ученият стигна, докато изучаваше реактивното задвижване в природата и технологиите. Ракетите, както показа Циолковски, са единствените устройства, които могат да преодолеят ракетата. Той я определи като механизъм с реактивен двигател, който използва горивото и окислителя, разположени върху него. Това устройство трансформира химическата енергия на горивото, което се превръща в кинетична енергия на газовата струя. Самата ракета започва да се движи в обратна посока.
Накрая учените, след като са изследвали реактивното движение на телата в природата и технологиите, са преминали към практиката. Предстоеше мащабна задача за реализиране на дългогодишната мечта на човечеството. И група съветски учени, ръководени от академик С. П. Королев, се справиха с това. Тя реализира идеята на Циолковски. Първият изкуствен спътник на нашата планета е изстрелян в СССР на 4 октомври 1957 г. Естествено е използвана ракета.
Ю. А. Гагарин (на снимката по-горе) е човекът, който има честта да бъде първият, който лети в открития космос. Това важно за света събитие се случва на 12 април 1961 г. Гагарин обиколи цялото земно кълбо със спътника "Восток". СССР беше първата държава, чиито ракети достигнаха Луната, облетяха я и заснеха невидимата от Земята страна. Освен това руснаците за първи път посетиха Венера. Те донесоха научни инструменти на повърхността на тази планета. Американският астронавт Нийл Армстронг е първият човек, стъпил на повърхността на Луната. Той кацна на него на 20 юли 1969 г. През 1986 г. Вега 1 и Вега 2 (кораби, принадлежащи на СССР) изследват от близко разстояние Халеевата комета, която се доближава до Слънцето само веднъж на 76 години. Космическите изследвания продължават...
Както виждате, физиката е много важна и полезна наука. Реактивното задвижване в природата и техниката е само един от интересните въпроси, които се обсъждат в него. И постиженията на тази наука са много, много значими.
Как реактивното задвижване се използва в природата и технологиите в наши дни
Във физиката през последните няколко века са направени особено важни открития. Докато природата остава практически непроменена, технологиите се развиват с бързи темпове. В наши дни принципът на реактивното задвижване се използва широко не само от различни животни и растения, но и в космонавтиката и авиацията. В космическото пространство няма среда, която тялото би могло да използва за взаимодействие, за да промени величината и посоката на скоростта си. Ето защо в безвъздушно пространство могат да летят само ракети.
Днес реактивното задвижване се използва активно в бита, природата и технологиите. Вече не е мистерия, както беше. Човечеството обаче не трябва да спира дотук. Предстоят нови хоризонти. Бих искал да вярвам, че струйното движение в природата и технологията, описано накратко в статията, ще вдъхнови някого за нови открития.
Реактивното задвижване в природата и техниката
РЕЗЮМЕ ПО ФИЗИКА
Реактивно задвижване- движение, което възниква, когато някоя част от него се отдели от тялото с определена скорост.
Реактивната сила възниква без взаимодействие с външни тела.
Приложение на реактивното задвижване в природата
Много от нас през живота си са срещали медузи, докато плуват в морето. Така или иначе в Черно море ги има достатъчно. Но малко хора са мислили, че медузите също използват реактивно задвижване, за да се движат. Освен това по този начин се движат ларвите на водните кончета и някои видове морски планктон. И често ефективността на морските безгръбначни животни при използване на реактивно задвижване е много по-висока от тази на технологичните изобретения.
Реактивното задвижване се използва от много мекотели - октоподи, калмари, сепия. Например мекотелото на морски миди се движи напред поради реактивната сила на поток вода, изхвърлен от черупката по време на рязко компресиране на клапите му.
октопод
Сепия
Сепията, както повечето главоноги, се движи във водата по следния начин. Тя поема вода в хрилната кухина през страничен прорез и специална фуния пред тялото и след това енергично изхвърля поток от вода през фунията. Сепията насочва тръбата на фунията отстрани или назад и, бързо изстисквайки вода от нея, може да се движи в различни посоки.
Салпата е морско животно с прозрачно тяло, когато се движи, получава вода през предния отвор, а водата навлиза в широка кухина, вътре в която хрилете са опънати по диагонал. Веднага щом животното отпие голяма глътка вода, дупката се затваря. Тогава надлъжните и напречните мускули на солта се свиват, цялото тяло се свива и водата се изтласква през задния отвор. Реакцията на изтичащата струя избутва салпата напред.
Реактивният двигател на калмара представлява най-голям интерес. Калмарът е най-големият безгръбначен обитател на океанските дълбини. Калмари достигнаха върховно съвършенствов реактивната навигация. Дори тялото им с външните си форми копира ракетата (или по-добре казано, ракетата копира калмара, тъй като има безспорен приоритет в това отношение). Когато се движи бавно, калмарът използва голяма перка с форма на диамант, която периодично се огъва. Използва реактивен двигател за бързо хвърляне. Мускул- мантията обгражда тялото на мекотелото от всички страни, обемът на неговата кухина е почти половината от обема на тялото на калмара. Животното изсмуква вода в кухината на мантията, след което рязко изхвърля водна струя през тясна дюза и се движи назад с високоскоростни тласъци. В същото време всичките десет пипала на калмара се събират във възел над главата му и той придобива опростена форма. Дюзата е оборудвана със специален клапан и мускулите могат да я въртят, променяйки посоката на движение. Калмарният двигател е много икономичен, способен е да развива скорост до 60 - 70 км/ч. (Някои изследователи смятат, че дори до 150 км/ч!) Нищо чудно, че сепията се нарича „живо торпедо“. Чрез огъване на снопчетата на пипалата надясно, наляво, нагоре или надолу, калмарът се обръща в една или друга посока. Тъй като такъв волан е много голям в сравнение със самото животно, лекото му движение е достатъчно, за да може калмарът, дори при пълна скорост, лесно да избегне сблъсък с препятствие. Рязко завъртане на волана - и плувецът се втурва в обратната посока. Така че той огъна края на фунията назад и сега се плъзга с главата напред. Той го огъна надясно - и тласъкът на струята го хвърли наляво. Но когато трябва да плувате бързо, фунията винаги стърчи точно между пипалата и калмарът се втурва с опашката напред, точно както ракът би тичал - бързоходец, надарен с ловкостта на състезател.
Ако няма нужда да бързате, калмарите и сепията плуват с вълнообразни перки - миниатюрни вълни преминават по тях отпред назад и животното се плъзга грациозно, като от време на време се натиска и с поток вода, изхвърлен изпод мантията. Тогава ясно се виждат отделните удари, които мекотелото получава в момента на изригване на водни струи. Някои главоноги могат да достигнат скорост до петдесет и пет километра в час. Изглежда, че никой не е правил директни измервания, но това може да се съди по скоростта и обхвата на полета на летящите калмари. И се оказва, че октоподите имат такива таланти в семейството си! Най-добрият пилот сред мекотелите е калмарът Stenoteuthis. Английските моряци го наричат летящи калмари („летящи калмари“). Това е малко животно с размерите на херинга. Той преследва рибата с такава скорост, че често изскача от водата, плъзгайки се по повърхността й като стрела. Той прибягва до този трик, за да спаси живота си от хищници - риба тон и скумрия. След като е развил максимална реактивна тяга във водата, пилотният калмар излита във въздуха и лети над вълните на повече от петдесет метра. Апогеят на полета на жива ракета е толкова високо над водата, че летящите калмари често се озовават на палубите на океански кораби. Четири-пет метра не е рекордна височина, до която калмарите се издигат в небето. Понякога те летят дори по-високо.
Английският изследовател на мекотели д-р Рийс описа в научна статия калмар (дълъг само 16 сантиметра), който, прелетял доста разстояние във въздуха, падна върху моста на яхта, която се издигна почти седем метра над водата.
Случва се много летящи калмари да паднат на кораба в искряща каскада. Древният писател Требиус Нигер веднъж разказа тъжна история за кораб, който уж потънал под тежестта на летящи калмари, паднали на палубата му. Калмарите могат да излитат без ускорение.
Октоподите също могат да летят. Френският натуралист Жан Верани видя как обикновен октопод се ускори в аквариум и внезапно изскочи от водата назад. След като описа дъга с дължина около пет метра във въздуха, той се хвърли обратно в аквариума. Когато набираше скорост за скок, октоподът се движеше не само благодарение на реактивната тяга, но и гребеше с пипалата си.
Торбестите октоподи плуват, разбира се, по-лошо от калмарите, но в критични моменти могат да покажат рекорден клас за най-добрите спринтьори. Служителите на аквариума в Калифорния се опитаха да снимат октопод, нападащ рак. Октоподът се втурна към плячката си с такава скорост, че филмът, дори когато снимаше на най-високи скорости, винаги съдържаше мазнина. Това означава, че хвърлянето е продължило стотни от секундата! Обикновено октоподите плуват сравнително бавно. Джоузеф Сейнл, който изучава миграциите на октоподите, изчислява: октопод с размери половин метър плува през морето със средна скорост около петнадесет километра в час. Всяка струя вода, изхвърлена от фунията, я тласка напред (или по-скоро назад, тъй като октоподът плува назад) два до два метра и половина.
Реактивното движение може да се открие и в растителния свят. Например, узрелите плодове на „лудата краставица“ с най-малкото докосване отскачат от дръжката и лепкава течност със семена се изхвърля със сила от получената дупка. Самата краставица излита в обратна посока до 12 m.
Познавайки закона за запазване на импулса, можете да промените собствената си скорост на движение в открито пространство. Ако сте в лодка и имате няколко тежки камъка, тогава хвърлянето на камъни в определена посока ще ви премести в обратната посока. Същото ще се случи и в открития космос, но там за това използват реактивни двигатели.
Всеки знае, че изстрелът от пистолет е придружен от откат. Ако теглото на куршума беше равно на теглото на пистолета, те щяха да се разлетят със същата скорост. Откатът възниква, защото изхвърлената маса от газове създава реактивна сила, благодарение на която може да се осигури движение както във въздушно, така и в безвъздушно пространство. И колкото по-голяма е масата и скоростта на протичащите газове, толкова по-голяма е силата на отката, която усеща рамото ни, толкова по-силна е реакцията на пистолета, толкова по-голяма е реактивната сила.
Приложение на реактивното задвижване в техниката
В продължение на много векове човечеството е мечтало за космически полет. Писателите на научна фантастика са предложили различни средства за постигане на тази цел. През 17 век се появява разказът на френския писател Сирано дьо Бержерак за полет до Луната. Героят на тази история стигна до Луната в желязна количка, върху която постоянно хвърляше силен магнит. Привлечена от него, количката се издигаше все по-високо над Земята, докато стигна до Луната. А барон Мюнхаузен каза, че се е изкачил на луната по бобено стъбло.
В края на първото хилядолетие от н. е. Китай изобретява реактивно задвижване, което задвижва ракети - бамбукови тръби, пълни с барут, те са били използвани и за забавление. Един от първите проекти за автомобили също беше с реактивен двигател и този проект принадлежеше на Нютон
Автор на първия в света проект на реактивен самолет, предназначен за човешки полет, е руският революционер Н.И. Кибълчич. Екзекутиран е на 3 април 1881 г. за участие в атентата срещу император Александър II. Той разработва проекта си в затвора, след като е осъден на смърт. Кибалчич пише: „В затвора, няколко дни преди смъртта си, пиша този проект. Вярвам в осъществимостта на моята идея и тази вяра ме подкрепя в моята ужасна ситуация... Спокойно ще посрещна смъртта, знаейки, че моята идея няма да умре с мен.”
Идеята за използване на ракети за космически полети е предложена в началото на този век от руския учен Константин Едуардович Циолковски. През 1903 г. в печат се появява статия на учителя от гимназията в Калуга К.Е. Циолковски „Изследване на световните пространства с помощта на реактивни инструменти“. Тази работа съдържа най-важното математическо уравнение за астронавтиката, сега известно като „формулата на Циолковски“, което описва движението на тяло с променлива маса. Впоследствие той разработи проект за ракетен двигател с течно гориво, предложи многостепенна конструкция на ракета и изрази идеята за възможността за създаване на цели космически градове в ниска околоземна орбита. Той показа, че единственото устройство, способно да преодолее гравитацията, е ракета, т.е. устройство с реактивен двигател, който използва гориво и окислител, разположен на самото устройство.
Реактивен двигателе двигател, който преобразува химическата енергия на горивото в кинетична енергия на газова струя, докато двигателят придобива скорост в обратна посока.
Идеята на К. Е. Циолковски е реализирана от съветски учени под ръководството на академик Сергей Павлович Королев. Първият в историята изкуствен спътник на Земята е изстрелян с ракета в Съветския съюз на 4 октомври 1957 г.
Принципът на реактивното задвижване намира широко практическо приложение в авиацията и космонавтиката. В космоса няма среда, с която тялото да взаимодейства и по този начин да промени посоката и големината на скоростта си, следователно само реактивни самолети, т.е. ракети, могат да се използват за космически полети.
Ракетно устройство
Движението на ракетата се основава на закона за запазване на импулса. Ако в даден момент някое тяло бъде изхвърлено от ракетата, то ще получи същия импулс, но насочен в обратна посока
Всяка ракета, независимо от нейния дизайн, винаги има корпус и гориво с окислител. Ракетната обвивка включва полезния товар (в в такъв случайтова е космически кораб), инструменталното отделение и двигателя (горивна камера, помпи и др.).
Основната маса на ракетата е гориво с окислител (окислителят е необходим за поддържане на изгарянето на горивото, тъй като в космоса няма кислород).
Горивото и окислителят се подават в горивната камера с помощта на помпи. Когато горивото гори, то се превръща в газ с висока температура и високо налягане. Поради голямата разлика в налягането в горивната камера и в космическото пространство, газовете от горивната камера изтичат в мощна струя през специално оформено гнездо, наречено дюза. Целта на дюзата е да увеличи скоростта на струята.
Преди изстрелването на ракетата нейният импулс е нула. В резултат на взаимодействието на газа в горивната камера и всички други части на ракетата, газът, излизащ през дюзата, получава някакъв импулс. Тогава ракетата е затворена система и общият й импулс трябва да е нула след изстрелването. Следователно цялата обвивка на ракетата, която е в нея, получава импулс, равен по големина на импулса на газа, но противоположен по посока.
Най-масивната част от ракетата, предназначена за изстрелване и ускоряване на цялата ракета, се нарича първа степен. Когато първата масивна степен на многостепенна ракета изчерпи всичките си резерви от гориво по време на ускорението, тя се отделя. По-нататъшното ускорение продължава от втората, по-малко масивна степен, която добавя малко повече скорост към скоростта, постигната преди това с помощта на първата степен, и след това се разделя. Третата степен продължава да увеличава скоростта до необходимата стойност и доставя полезния товар в орбита.
Първият човек, летял в открития космос, беше гражданин съветски съюзЮрий Алексеевич Гагарин. 12 април 1961 г. Той обикаля земното кълбо на спътника "Восток".
Съветските ракети първи достигнаха Луната, обиколиха Луната и заснеха нейната невидима от Земята страна, първи достигнаха планетата Венера и доставиха научни инструменти на нейната повърхност. През 1986 г. два съветски космически кораба, Вега 1 и Вега 2, изследваха внимателно Халеевата комета, която се доближава до Слънцето веднъж на всеки 76 години.
Законът за запазване на импулса е от голямо значение при разглеждане на реактивното движение.
Под реактивно задвижванеразбират движението на тялото, което възниква, когато част от него се отдели с определена скорост спрямо него, например, когато продуктите от горенето изтичат от дюзата на реактивен самолет. В този случай т.нар Реактивна силабутане на тялото.
Особеността на реактивната сила е, че тя възниква в резултат на взаимодействието между частите на самата система без никакво взаимодействие с външни тела.
Докато силата, която придава ускорение, например на пешеходец, кораб или самолет, възниква само поради взаимодействието на тези тела със земята, водата или въздуха.
По този начин движението на тялото може да се получи в резултат на потока от течност или газ.
Реактивно движение в природатаприсъщи предимно на живи организми, живеещи във водна среда.
В технологиите реактивното задвижване се използва в речния транспорт (водометни двигатели), в автомобилната индустрия (състезателни автомобили), във военното дело, в авиацията и космонавтиката.
Всички съвременни високоскоростни самолети са оборудвани с реактивни двигатели, тъй като... те са в състояние да осигурят необходимата скорост на полета.
Невъзможно е да се използват двигатели, различни от реактивни двигатели в открития космос, тъй като там няма опора, от която да се постигне ускорение.
История на развитието на реактивната техника
Създателят на руската бойна ракета е артилерийският учен К.И. Константинов. С тегло 80 кг обхватът на полета на ракетата на Константинов достига 4 км.
Идеята за използване на реактивно задвижване в самолет, проектът за реактивно аеронавигационно устройство, е представен през 1881 г. от Н.И. Кибълчич.
През 1903 г. известният физик К.Е. Циолковски доказа възможността за полет в междупланетното пространство и разработи дизайн на първия ракетен самолет с двигател с течно гориво.
К.Е. Циолковски проектира космически ракетен влак, съставен от няколко ракети, които работят последователно и падат, когато горивото се изразходва.
Принципи на реактивните двигатели
Основата на всеки реактивен двигател е горивната камера, в която при изгаряне на гориво се отделят газове, които имат много висока температураи упражняване на натиск върху стените на камерата. Газовете излизат от тясна ракетна дюза с висока скорост и създават реактивна тяга. В съответствие със закона за запазване на импулса, ракетата придобива скорост в обратна посока.
Инерцията на системата (продуктите от изгарянето на ракетата) остава нула. Тъй като масата на ракетата намалява, дори и с постоянна скоростКогато газовете изтичат, скоростта му ще се увеличи, като постепенно ще достигне максималната си стойност.
Движението на ракета е пример за движение на тяло с променлива маса. За изчисляване на скоростта му се използва законът за запазване на импулса.
Реактивните двигатели се делят на ракетни двигатели и двигатели с въздушно дишане.
Ракетни двигателиПредлага се с твърдо или течно гориво.
В ракетните двигатели с твърдо гориво горивото, което съдържа както гориво, така и окислител, се улавя в горивната камера на двигателя.
IN течни реактивни двигатели, предназначени за стартиране Космически кораби, горивото и окислителят се съхраняват отделно в специални резервоари и се подават към горивната камера с помощта на помпи. Те могат да използват като гориво керосин, бензин, алкохол, течен водород и др., а като окислител, необходим за горене, течен кислород, азотна киселина и др.
Съвременните тристепенни космически ракети се изстрелват вертикално и след преминаване през плътните слоеве на атмосферата се прехвърлят към полет в зададена посока. Всяка ракетна степен има собствен резервоар за гориво и резервоар за окислител, както и собствен реактивен двигател. Докато горивото изгаря, отработените степени на ракетата се изхвърлят.
Реактивни двигателив момента се използва главно в самолети. Основната им разлика от ракетните двигатели е, че окислителят за изгаряне на горивото е кислородът от въздуха, постъпващ в двигателя от атмосферата.
Двигателите с дишане на въздух включват турбокомпресорни двигатели с аксиален и центробежен компресор.
Въздухът в такива двигатели се засмуква и компресира от компресор, задвижван от газова турбина. Газовете, напускащи горивната камера, създават реактивна тяга и въртят ротора на турбината.
При много високи скорости на полет може да се постигне компресия на газовете в горивната камера поради нахлуващия въздух въздушно течение. Няма нужда от компресор.
