Հետաքրքիր տեղեկություններ ռեակտիվ շարժիչի մասին. Ֆիզիկա

Բազմ տոննաանոց տիեզերանավերը սավառնում են դեպի երկինք, և ծովային ջրերԹափանցիկ, դոնդողանման մեդուզաները, դանակը և ութոտնուկները հմտորեն մանևրում են. ի՞նչ ընդհանուր բան ունեն նրանք: Պարզվում է, որ երկու դեպքում էլ շարժման համար օգտագործվում է ռեակտիվ շարժիչի սկզբունքը։ Սա այն թեմային է, որին նվիրված է մեր այսօրվա հոդվածը:

Եկեք նայենք պատմությանը

Առավելագույնը Հրթիռների մասին առաջին հավաստի տեղեկությունները վերաբերում են 13-րդ դարին։Դրանք օգտագործվել են հնդիկների, չինացիների, արաբների և եվրոպացիների կողմից մարտերում որպես մարտական ​​և ազդանշանային զենք: Այնուհետև հաջորդեցին այս սարքերի գրեթե լիակատար մոռացության դարերը:

Ռուսաստանում ռեակտիվ շարժիչ օգտագործելու գաղափարը վերածնվեց հեղափոխական Նիկոլայ Կիբալչիչի աշխատանքի շնորհիվ։ Թագավորական զնդաններում նստած՝ նա զարգացավ Ռուսական նախագիծռեակտիվ շարժիչ և ինքնաթիռ մարդկանց համար: Կիբալչիչը մահապատժի ենթարկվեց, և նրա նախագիծը երկար տարիներթոզ հավաքելով ցարական գաղտնի ոստիկանության արխիվներում։

Ստացվել են այս տաղանդավոր ու խիզախ մարդու հիմնական գաղափարները, գծագրերն ու հաշվարկները հետագա զարգացումԿ. Ե. Ցիոլկովսկու աշխատություններում, ով առաջարկեց դրանք օգտագործել միջմոլորակային հաղորդակցությունների համար։ 1903-1914 թվականներին նա հրատարակել է մի շարք աշխատություններ, որոնցում համոզիչ կերպով ապացուցել է տիեզերական հետազոտության համար ռեակտիվ շարժիչի օգտագործման հնարավորությունը և հիմնավորել բազմաստիճան հրթիռների կիրառման իրագործելիությունը։

Ցիոլկովսկու գիտական ​​զարգացումներից շատերը մինչ օրս օգտագործվում են հրթիռային գիտության մեջ:

Կենսաբանական հրթիռներ

Ինչպե՞ս դա նույնիսկ առաջացավ: ձեր սեփական ռեակտիվ հոսքը հեռացնելու միջոցով շարժվելու գաղափարը:Թերևս, ուշադիր հետևելով ծովային կյանքին, բնակիչներին ափամերձ գոտիներնկատել է, թե ինչպես է դա տեղի ունենում կենդանական աշխարհում:

Օրինակ, գլխատաշշարժվում է կեղևից դուրս եկող ջրի շիթերի ռեակտիվ ուժի շնորհիվ՝ դրա փականների արագ սեղմման ժամանակ: Բայց նա երբեք հետ չի մնա ամենաարագ լողորդներից՝ կաղամարներից։

Նրանց հրթիռանման մարմինները առաջինը պոչում են՝ դուրս շպրտելով կուտակված ջուրը հատուկ ձագարից: շարժվել նույն սկզբունքով՝ ջուրը քամելով՝ սեղմելով դրանց թափանցիկ գմբեթը։

Բնությունը օժտել ​​է «ռեակտիվ շարժիչ» կոչվող բույսին «թափող վարունգ».Երբ նրա պտուղները լիովին հասունանում են, ի պատասխան ամենափոքր հպման, այն սերմերով դուրս է հանում սնձան: Պտուղն ինքնին նետվում է հակառակ ուղղությամբ մինչև 12 մ հեռավորության վրա:

Ոչ ծովի բնակիչները, ոչ բույսերը չգիտեն շարժման այս մեթոդի հիմքում ընկած ֆիզիկական օրենքները: Մենք կփորձենք պարզել սա:

Ռեակտիվ շարժիչի սկզբունքի ֆիզիկական հիմքը

Նախ, եկեք դիմենք ամենապարզ փորձին: Եկեք փչենք ռետինե գնդակըև առանց կանգ առնելու մենք ձեզ թույլ կտանք ազատ թռչել։ Գնդակի արագ շարժումը կշարունակվի այնքան ժամանակ, քանի դեռ նրանից հոսող օդի հոսքը բավականաչափ ուժեղ է։

Այս փորձի արդյունքները բացատրելու համար մենք պետք է դիմենք Երրորդ օրենքին, որտեղ ասվում է երկու մարմին փոխազդում են մեծությամբ հավասար և ուղղությամբ հակառակ ուժերի հետ։Հետևաբար, այն ուժը, որով գնդակը գործում է նրանից դուրս եկող օդի շիթերի վրա, հավասար է այն ուժին, որով օդը հրում է գնդակը իրենից։

Այս փաստարկները փոխանցենք հրթիռի։ Այս սարքերը հսկայական արագությամբ դուրս են մղում իրենց զանգվածի մի մասը, ինչի արդյունքում նրանք իրենք են ստանում արագացում հակառակ ուղղությամբ։

Ֆիզիկայի տեսանկյունից սա գործընթացը հստակ բացատրվում է իմպուլսի պահպանման օրենքով։Իմպուլսը մարմնի զանգվածի և դրա արագության արտադրյալն է (մվ) Մինչ հրթիռը գտնվում է հանգստի վիճակում, նրա արագությունն ու իմպուլսը զրո են: Եթե ​​նրանից շիթային հոսք է արտանետվում, ապա մնացած մասը, իմպուլսի պահպանման օրենքի համաձայն, պետք է ձեռք բերի այնպիսի արագություն, որ ընդհանուր իմպուլսը դեռ հավասար լինի զրոյի։

Դիտարկենք բանաձևերը.

m g v g + m r v r =0;

m g v g =- m r v r,

Որտեղ m g v gգազերի շիթով ստեղծված իմպուլսը, m p v p հրթիռի ստացած իմպուլսը։

Մինուս նշանը ցույց է տալիս, որ հրթիռի շարժման ուղղությունը և ռեակտիվ հոսքը հակառակ են։

Ռեակտիվ շարժիչի դիզայնը և շահագործման սկզբունքը

Տեխնոլոգիայում ռեակտիվ շարժիչները մղում են ինքնաթիռներ, հրթիռներ և դրանք ուղեծիր դուրս հանում։ տիեզերանավ. Կախված իրենց նպատակից, նրանք ունեն տարբեր սարքեր: Բայց նրանցից յուրաքանչյուրն ունի վառելիքի պաշար, իր այրման խցիկ և վարդակ, որն արագացնում է ռեակտիվ հոսքը:

Միջմոլորակային ավտոմատ կայանները համալրված են նաև գործիքների խցիկով և տիեզերագնացների համար կենսապահովման համակարգով խցիկներով։

Ժամանակակից տիեզերական հրթիռները բարդ, բազմաստիճան ինքնաթիռներ են, որոնք օգտագործում են վերջին ձեռքբերումներըինժեներական միտք. Գործարկումից հետո ստորին աստիճանի վառելիքը սկզբում այրվում է, որից հետո անջատվում է հրթիռից՝ նվազեցնելով դրա ընդհանուր զանգվածը և մեծացնելով արագությունը։

Այնուհետև երկրորդ փուլում սպառվում է վառելիքը և այլն: Ի վերջո, ինքնաթիռը գործարկվում է տվյալ հետագծի վրա և սկսում է իր անկախ թռիչքը:

Եկեք մի քիչ երազենք

Մեծ երազող և գիտնական Կ. Ե. Ցիոլկովսկին ապագա սերունդներին վստահություն է տվել, որ ռեակտիվ շարժիչները մարդկությանը թույլ կտան փախչել Երկրի մթնոլորտից այն կողմ և շտապել տիեզերք: Նրա կանխատեսումն իրականացավ. Լուսինը և նույնիսկ հեռավոր գիսաստղերը հաջողությամբ հետազոտվում են տիեզերանավի միջոցով:

Հեղուկ ռեակտիվ շարժիչներ օգտագործվում են տիեզերագնացության մեջ: Նավթամթերքի օգտագործումը որպես վառելիք, բայց արագությունները, որոնց կարելի է հասնել դրանց օգնությամբ, անբավարար են շատ երկար թռիչքների համար։

Երևի դու, մեր սիրելի ընթերցողներ, դուք ականատես կլինեք երկրացիների թռիչքներին դեպի այլ գալակտիկաներ միջուկային, ջերմամիջուկային կամ իոնային ռեակտիվ շարժիչներով սարքերով։

Եթե ​​այս հաղորդագրությունը օգտակար լիներ ձեզ համար, ես ուրախ կլինեի տեսնել ձեզ

Շարադրություն

Ֆիզիկա

Թեմայի շուրջ.

« Ռեակտիվ շարժիչ»

Ավարտել է քաղաքային ուսումնական հաստատության թիվ 5 միջնակարգ դպրոցի սովորողը

Գ.Լոբնյա, 10 «Բ» դաս.

Ստեպանենկո Իննա Յուրիևնա

Ռեակտիվ շարժիչ.

Շատ դարեր շարունակ մարդկությունը երազել է տիեզերք թռիչքի մասին: Ամենաշատը գիտաֆանտաստիկ գրողներն էին առաջարկում տարբեր միջոցներայս նպատակին հասնելու համար: 17-րդ դարում հայտնվեց ֆրանսիացի գրող Սիրանո դե Բերժերակի պատմությունը դեպի Լուսին թռիչքի մասին։ Այս պատմության հերոսը Լուսին հասավ երկաթե սայլով, որի վրա անընդհատ ուժեղ մագնիս էր նետում։ Նրան գրավելով՝ սայլը Երկրից ավելի ու ավելի բարձրանում էր, մինչև հասավ Լուսին։ Իսկ բարոն Մյունհաուզենն ասաց, որ լոբի ցողունով բարձրացել է Լուսին։

Բայց ոչ մի գիտնական, ոչ մի գիտաֆանտաստիկ գրող շատ դարեր շարունակ չէր կարող նշել մարդու տրամադրության տակ եղած միակ միջոցը, որով կարելի է հաղթահարել ձգողության ուժը և թռչել տիեզերք: Դա արեց ռուս գիտնական Կոնստանտին Էդուարդովիչ Ցիոլկովսկին (1857-1935): Նա ցույց տվեց, որ միակ սարքը, որն ընդունակ է հաղթահարել գրավիտացիան, հրթիռն է, այսինքն. ռեակտիվ շարժիչով սարք, որն օգտագործում է վառելիք և օքսիդիչ, որը տեղադրված է հենց սարքի վրա:

Ռեակտիվ շարժիչը այն շարժիչն է, որը վառելիքի քիմիական էներգիան փոխակերպում է գազի շիթային էներգիայի կինետիկ էներգիայի, իսկ շարժիչը հակառակ ուղղությամբ արագություն է ձեռք բերում։ Ինչ սկզբունքներով և ֆիզիկական օրենքներդրա գործողությունը հիմնված է?

Բոլորը գիտեն, որ ատրճանակից կրակոցն ուղեկցվում է հետ մղումով։ Եթե ​​փամփուշտի քաշը հավասար լիներ ատրճանակի քաշին, նրանք նույն արագությամբ կթռչեին իրարից։ Հետադարձը տեղի է ունենում, քանի որ արտանետվող գազերի զանգվածը ստեղծում է ռեակտիվ ուժ, որի շնորհիվ կարող է ապահովվել շարժումը ինչպես օդում, այնպես էլ անօդ տարածության մեջ։ Եվ որքան մեծ է հոսող գազերի զանգվածը և արագությունը, այնքան ավելի մեծ հետադարձ ուժ է զգում մեր ուսը, այնքան ուժեղ է հրացանի արձագանքը, այնքան մեծ է ռեակտիվ ուժը: Սա հեշտ է բացատրել իմպուլսի պահպանման օրենքից, որն ասում է, որ փակ համակարգը կազմող մարմինների իմպուլսի երկրաչափական (այսինքն՝ վեկտոր) գումարը մնում է հաստատուն համակարգի մարմինների ցանկացած շարժման և փոխազդեցության համար, այսինքն.

Կ.Ե. Ցիոլկովսկին ստացավ մի բանաձև, որը թույլ է տալիս հաշվարկել հրթիռի առավելագույն արագությունը: Ահա բանաձեւը.

Այստեղ v max-ը հրթիռի առավելագույն արագությունն է, v 0-ը սկզբնական արագությունն է, v r-ը վարդակից գազի հոսքի արագությունն է, m-ը վառելիքի սկզբնական զանգվածն է, իսկ M-ը դատարկ հրթիռի զանգվածն է: Ինչպես երևում է բանաձևից, այս առավելագույն հասանելի արագությունը հիմնականում կախված է վարդակից գազի հոսքի արագությունից, որն իր հերթին կախված է հիմնականում վառելիքի տեսակից և գազի շիթերի ջերմաստիճանից: Որքան բարձր է ջերմաստիճանը, այնքան մեծ է արագությունը: Սա նշանակում է, որ հրթիռի համար պետք է ընտրել ամենաբարձր կալորիականությամբ վառելիքը, որն ապահովում է առավելագույն ջերմություն: Բանաձևից հետևում է նաև, որ այս արագությունը կախված է հրթիռի սկզբնական և վերջնական զանգվածից, այսինքն. կախված է նրանից, թե դրա քաշի որ մասն է վառելիքը, իսկ որ մասն է անպետք (թռիչքի արագության տեսանկյունից) կառուցվածքները՝ մարմինը, մեխանիզմները և այլն։

Ցիոլկովսկու այս բանաձեւն այն հիմքն է, որի վրա հիմնված է ժամանակակից հրթիռների ողջ հաշվարկը։ Շարժիչի շահագործման վերջում վառելիքի զանգվածի և հրթիռի զանգվածի հարաբերակցությունը (այսինքն, ըստ էության, դատարկ հրթիռի քաշին) կոչվում է Ցիոլկովսկու համար:

Այս բանաձևից հիմնական եզրակացությունն այն է, որ անօդ տարածության մեջ հրթիռը կզարգանա, որքան մեծ է արագությունը, այնքան մեծ կլինի գազի արտահոսքի արագությունը և ավելի մեծ թիվՑիոլկովսկին.

Եզրակացություն.

Ավելացնեմ, որ միջմայրցամաքային բալիստիկ հրթիռի շահագործման իմ տված նկարագրությունը հնացած է և համապատասխանում է 60-ականների գիտության և տեխնիկայի զարգացման մակարդակին, սակայն ժամանակակից գիտական ​​նյութերի սահմանափակ հասանելիության պատճառով ես ի վիճակի չեմ տալ ժամանակակից գերհեռահարության միջմայրցամաքային բալիստիկ հրթիռի գործողության ճշգրիտ նկարագրությունը: Այնուամենայնիվ, ես ընդգծեցի բոլոր հրթիռներին բնորոշ ընդհանուր հատկությունները, ուստի իմ խնդիրն ավարտված եմ համարում:

Օգտագործված գրականության ցանկ.

Deryabin V. M. Պահպանման օրենքները ֆիզիկայում. - Մ.: Կրթություն, 1982:

Գելֆեր Յա. Պահպանման օրենքներ. - Մ.: Նաուկա, 1967:

Մարմին K. Աշխարհն առանց ձևերի. - Մ.: Միր, 1976:

Մանկական հանրագիտարան. - Մ.: ԽՍՀՄ ԳԱ հրատարակչություն, 1959:

Ռեֆերատ ֆիզիկայի թեմայով «Ռեակտիվ շարժիչ» թեմայով Ավարտել է Լոբնիայի քաղաքային ուսումնական հաստատության թիվ 5 միջնակարգ դպրոցի աշակերտուհին, 10 «Բ» դասարան, Իննա Յուրիևնա Ստեպանենկո, 2006 թ. Ռեակտիվ շարժիչ. Շատ դարեր շարունակ մարդկությունը երազել է տիեզերքի հետախուզման մասին:

Բնության և տեխնիկայի մեջ ռեակտիվ շարժումը շատ տարածված երևույթ է: Բնության մեջ դա տեղի է ունենում, երբ մարմնի մի մասը որոշակի արագությամբ առանձնանում է մյուս մասից: Այս դեպքում ռեակտիվ ուժն առաջանում է առանց տվյալ օրգանիզմի արտաքին մարմինների հետ փոխազդեցության։

Որպեսզի հասկանանք, թե ինչի մասին է խոսքը, ավելի լավ է նայել օրինակներին։ բնության և տեխնիկայի մեջ շատ են: Մենք նախ կխոսենք այն մասին, թե ինչպես են այն օգտագործում կենդանիները, իսկ հետո ինչպես է այն օգտագործվում տեխնոլոգիայի մեջ։

Մեդուզա, ճպուռի թրթուր, պլանկտոն և փափկամարմիններ

Շատերը ծովում լողալու ժամանակ հանդիպել են մեդուզաների։ Սեւ ծովում, ամեն դեպքում, դրանք բավական են։ Այնուամենայնիվ, ոչ բոլորն էին կարծում, որ մեդուզաները շարժվում են ռեակտիվ շարժիչով։ Նույն մեթոդն օգտագործում են ճպուռի թրթուրները, ինչպես նաև ծովային պլանկտոնի որոշ ներկայացուցիչներ։ Այն օգտագործող անողնաշարավոր ծովային կենդանիների արդյունավետությունը հաճախ շատ ավելի բարձր է, քան տեխնիկական գյուտերը:

Շատ փափկամարմիններ շարժվում են մեզ հետաքրքրող ճանապարհով։ Օրինակները ներառում են դանակ, կաղամար և ութոտնուկ: Մասնավորապես, կակղամորթն ի վիճակի է առաջ շարժվել՝ օգտագործելով ջրի շիթ, որը դուրս է մղվում պատյանից, երբ նրա փականները կտրուկ սեղմվում են:

Եվ սրանք ընդամենը մի քանի օրինակներ են կենդանական աշխարհի կյանքից, որոնք կարելի է մեջբերել՝ ընդլայնելու համար թեման.

Ինչպե՞ս է դանակը շարժվում:

Դանակն այս առումով նույնպես շատ հետաքրքիր է։ Ինչպես շատ գլխոտանիներ, այն շարժվում է ջրի մեջ՝ օգտագործելով հետևյալ մեխանիզմը. Մարմնի առջև տեղադրված հատուկ ձագարի միջոցով, ինչպես նաև կողային ճեղքի միջով, դանակը ջուր է մտցնում իր մաղձի խոռոչը։ Այնուհետև նա եռանդուն նետում է ձագարի միջով։ Դանակն ուղղում է ձագարի խողովակը ետ կամ կողք։ Շարժումը կարող է իրականացվել տարբեր ուղղություններով.

Մեթոդը, որն օգտագործում է սալպան

Հետաքրքիր է նաև այն մեթոդը, որն օգտագործում է սալպան։ Սա ծովային կենդանու անունն է, որն ունի թափանցիկ մարմին։ Շարժվելիս սալպան ջուրը քաշում է՝ օգտագործելով առջևի բացվածքը։ Ջուրն ավարտվում է լայն խոռոչի մեջ, իսկ մեջը անկյունագծով տեղակայված են խռիկները։ Փոսը փակվում է, երբ սալպան մեծ կում ջուր է խմում: Նրա լայնակի և երկայնական մկանները կծկվում են՝ սեղմելով կենդանու ամբողջ մարմինը։ Ջուրը դուրս է մղվում հետևի անցքից: Կենդանին առաջ է շարժվում հոսող շիթերի ռեակցիայի շնորհիվ։

Կաղամարներ - «կենդանի տորպեդներ»

Ամենամեծ հետաքրքրությունը, թերեւս, ռեակտիվ շարժիչն է, որն ունի կաղամարը։ Այս կենդանին համարվում է անողնաշարավորների ամենամեծ ներկայացուցիչը, որն ապրում է օվկիանոսի մեծ խորություններում։ Ռեակտիվ նավարկությունում կաղամարները հասել են իրական կատարելության։ Նույնիսկ այս կենդանիների մարմինն իր արտաքին տեսքով հրթիռ է հիշեցնում։ Ավելի ճիշտ՝ այս հրթիռը կրկնօրինակում է կաղամարին, քանի որ կաղամարն է, որ ունի անվիճելի առաջնահերթություն այս հարցում։ Եթե ​​նրան պետք է դանդաղ շարժվել, կենդանին դրա համար օգտագործում է ադամանդաձեւ մեծ լողակ, որը ժամանակ առ ժամանակ թեքվում է։ Եթե ​​անհրաժեշտ է արագ նետում, ապա օգնության է գալիս ռեակտիվ շարժիչը:

Փափկամարմինի մարմինը բոլոր կողմերից շրջապատված է թիկնոցով՝ մկանային հյուսվածքով։ Կենդանու մարմնի ընդհանուր ծավալի գրեթե կեսը նրա խոռոչի ծավալն է: Կաղամարը օգտագործում է թիկնոցի խոռոչը շարժվելու համար՝ ջուր ծծելով դրա ներսում։ Հետո նա կտրուկ դուրս է նետում ջրի հավաքված հոսքը նեղ վարդակով։ Սրա արդյունքում այն ​​մեծ արագությամբ հետ է մղվում։ Միևնույն ժամանակ, կաղամարը բոլոր 10 շոշափուկները ծալում է գլխի վերևում գտնվող հանգույցի մեջ, որպեսզի ձեռք բերի հարթ ձև: Վարդակը պարունակում է հատուկ փական, և կենդանու մկանները կարող են պտտել այն: Այսպիսով, շարժման ուղղությունը փոխվում է:

Կաղամարների տպավորիչ արագություն

Պետք է ասել, որ կաղամարների շարժիչը շատ խնայող է։ Արագությունը, որին ունակ է հասնել, կարող է հասնել 60-70 կմ/ժամի։ Որոշ հետազոտողներ նույնիսկ կարծում են, որ այն կարող է հասնել մինչև 150 կմ/ժ արագության։ Ինչպես տեսնում եք, կաղամարին իզուր չեն անվանում «կենդանի տորպեդո»: Այն կարող է պտտվել ցանկալի ուղղությամբ՝ կապոցով ծալված շոշափուկները թեքելով ներքև, վերև, ձախ կամ աջ։

Ինչպե՞ս է կաղամարը կառավարում շարժումը:

Քանի որ ղեկը շատ մեծ է, համեմատած հենց կենդանու չափի, ղեկի միայն մի փոքր շարժումը բավարար է, որպեսզի կաղամարը հեշտությամբ խուսափի խոչընդոտի հետ բախումից, նույնիսկ շարժվելով առավելագույն արագությամբ: Եթե ​​այն կտրուկ շրջեք, կենդանին անմիջապես կխուժի ներս հակառակ կողմը. Կաղամարը ետ է թեքում ձագարի ծայրը և արդյունքում կարող է առաջինը գլուխը սահել: Եթե ​​նա այն թեքվի դեպի աջ, ապա ռեակտիվ հարվածից նա կնետվի ձախ: Սակայն, երբ անհրաժեշտ է արագ լողալ, ձագարը միշտ գտնվում է անմիջապես շոշափուկների միջև։ Այս դեպքում կենդանին առաջինը վազում է պոչը, ինչպես արագ շարժվող խեցգետնի վազքը, եթե այն ուներ մրցարշավորդի ճարպկություն:

Երբ շտապելու կարիք չկա, լողում են դանակներն ու կաղամարները՝ ալիքավոր լողակներով։ Դրանց վրայով առջևից հետևի մանրանկարչական ալիքներ են անցնում: Կաղամարն ու դանակը նրբագեղորեն սահում են: Նրանք միայն ժամանակ առ ժամանակ իրենց հրում են ջրի հոսքով, որը դուրս է թռչում նրանց թիկնոցի տակից։ Անհատական ​​ցնցումները, որոնք ստանում է փափկամարմինը ջրի շիթերի ժայթքման ժամանակ, հստակ տեսանելի են նման պահերին։

Թռչող կաղամար

Որոշ գլխոտանիներ ունակ են արագացնել մինչև 55 կմ/ժ արագություն։ Թվում է, թե ոչ ոք ուղղակի չափումներ չի արել, բայց մենք կարող ենք նման ցուցանիշ բերել՝ ելնելով թռչող կաղամարների տարածությունից և արագությունից: Ստացվում է, որ այդպիսի մարդիկ կան։ Stenoteuthis կաղամարը բոլոր փափկամարմինների լավագույն օդաչուն է: Անգլիացի նավաստիները այն անվանում են թռչող կաղամար (թռչող կաղամար): Այս կենդանին, որի լուսանկարը ներկայացված է վերևում, չունի մեծ չափսեր, մոտավորապես ծովատառեխի չափ։ Այն այնքան արագ է հետապնդում ձկներին, որ հաճախ դուրս է ցատկում ջրից՝ նետի պես սահելով իր մակերեսին։ Նա օգտագործում է այս հնարքը նաև, երբ իրեն վտանգ է սպառնում գիշատիչների՝ սկումբրիայի և թունաների կողմից։ Ջրի մեջ առավելագույն ռեակտիվ մղում մշակելով՝ կաղամարը դուրս է գալիս օդ, այնուհետև թռչում է ալիքներից ավելի քան 50 մետր բարձրության վրա: Երբ թռչում է, այն այնքան բարձր է, որ հաճախակի թռչող կաղամարները հայտնվում են նավերի տախտակամածների վրա։ Նրանց համար 4-5 մետր բարձրությունը բնավ ռեկորդային չէ։ Երբեմն թռչող կաղամարները նույնիսկ ավելի բարձր են թռչում:

Մեծ Բրիտանիայից խեցեմորթների հետազոտող դոկտոր Ռիսը իր գիտական ​​հոդվածնկարագրել է այս կենդանիների ներկայացուցչին, ում մարմնի երկարությունը կազմել է ընդամենը 16 սմ, սակայն նա կարողացել է բավականաչափ տարածություն թռչել օդում, որից հետո վայրէջք կատարել զբոսանավի կամրջի վրա: Իսկ այս կամրջի բարձրությունը գրեթե 7 մետր էր։

Լինում են դեպքեր, երբ նավի վրա միանգամից բազմաթիվ թռչող կաղամարներ են հարձակվում։ Հին գրող Տրեբիուս Նիգերը մի անգամ տխուր պատմություն է պատմել մի նավի մասին, որը թվում էր, թե չի կարող դիմակայել այս ծովային կենդանիների ծանրությանը և խորտակվել։ Հետաքրքիր է, որ կաղամարները կարողանում են թռչել նույնիսկ առանց արագացման:

Թռչող ութոտնուկներ

Ութոտնուկները նաև թռչելու հատկություն ունեն։ Ֆրանսիացի բնագետ Ժան Վերանին իր ակվարիումում դիտել է նրանցից մեկի արագությունը, իսկ հետո հանկարծակի ցատկել ջրից: Կենդանին նկարագրել է մոտ 5 մետրանոց աղեղ օդում, այնուհետև իջել է ակվարիում: Ութոտնուկը, ձեռք բերելով ցատկի համար անհրաժեշտ արագություն, շարժվել է ոչ միայն ռեակտիվ մղման շնորհիվ։ Նա նաև թիավարում էր իր շոշափուկներով։ Ութոտնուկները պարկ են, ուստի նրանք ավելի վատ են լողում, քան կաղամարները, բայց կրիտիկական պահերին այս կենդանիները կարող են առաջ մղել լավագույն արագավազորդներին: Կալիֆորնիայի ակվարիումի աշխատակիցները ցանկացել են լուսանկարել խեցգետնի վրա հարձակվող ութոտնուկին։ Սակայն ութոտնուկը, շտապելով իր զոհին, այնպիսի արագություն է զարգացրել, որ լուսանկարները, նույնիսկ հատուկ ռեժիմ օգտագործելիս, պարզվում են, որ մշուշոտ են։ Սա նշանակում է, որ նետումը տևել է վայրկյանի միայն մի մաս։

Այնուամենայնիվ, ութոտնուկները սովորաբար բավականին դանդաղ են լողում։ Գիտնական Ջոզեֆ Սեյնլը, ով ուսումնասիրել է ութոտնուկների միգրացիան, պարզել է, որ ութոտնուկը, որի չափը 0,5 մ է, լողում է մոտ 15 կմ/ժ միջին արագությամբ։ Ջրի յուրաքանչյուր շիթ, որը նա դուրս է նետում ձագարից, նրան առաջ է մղում (ավելի ճիշտ՝ հետ, քանի որ նա հետ է լողում) մոտ 2-2,5 մ-ով։

«Շպրտող վարունգ»

Բնության և տեխնոլոգիայի մեջ ռեակտիվ շարժումը կարելի է դիտարկել՝ օգտագործելով բույսերի աշխարհից օրինակներ՝ այն լուսաբանելու համար: Ամենահայտնիներից մեկը հասունացած պտուղներն են, այսպես կոչված, Նրանք ցողունից ցատկում են ամենափոքր հպման դեպքում: Այնուհետև առաջացած անցքից մեծ ուժով դուրս է մղվում սերմերը պարունակող հատուկ կպչուն հեղուկ։ Վարունգն ինքը թռչում է հակառակ ուղղությամբ մինչև 12 մ հեռավորության վրա։

Իմպուլսի պահպանման օրենքը

Դուք պետք է անպայման խոսեք դրա մասին, երբ դիտարկեք ռեակտիվ շարժումը բնության և տեխնոլոգիայի մեջ: Իմպուլսի պահպանման օրենքի իմացությունը թույլ է տալիս փոխել, մասնավորապես, մեր սեփական շարժման արագությունը, եթե գտնվում ենք բաց տարածության մեջ։ Օրինակ՝ դու նստած ես նավակի մեջ և քեզ հետ մի քանի քար կա։ Եթե ​​դրանք նետեք որոշակի ուղղությամբ, ապա նավը կշարժվի հակառակ ուղղությամբ: Այս օրենքը գործում է նաև տիեզերքում: Սակայն այդ նպատակով նրանք օգտագործում են

Ռեակտիվ շարժիչի ի՞նչ այլ օրինակներ կարելի է նշել բնության և տեխնիկայի մեջ: Շատ լավ պատկերված է ատրճանակի օրինակով:

Ինչպես գիտեք, դրանից կրակոցը միշտ ուղեկցվում է հետ մղումով։ Ասենք՝ փամփուշտի քաշը հավասար էր հրացանի քաշին։ Այս դեպքում նրանք կցրվեին նույն արագությամբ։ Հետադարձը տեղի է ունենում, քանի որ ռեակտիվ ուժ է ստեղծվում, քանի որ կա նետված զանգված: Այս ուժի շնորհիվ ապահովվում է շարժումը թե՛ անօդ տարածության մեջ, թե՛ օդում։ Որքան մեծ է հոսող գազերի արագությունը և զանգվածը, այնքան մեծ է մեր ուսը հետադարձ ուժը: Ըստ այդմ, որքան ուժեղ է ատրճանակի ռեակցիան, այնքան բարձր է արձագանքման ուժը:

Երազում է թռչել տիեզերք

Բնության և տեխնոլոգիայի մեջ ռեակտիվ շարժիչը երկար տարիներ գիտնականների համար նոր գաղափարների աղբյուր է եղել: Շատ դարեր շարունակ մարդկությունը երազել է թռչել տիեզերք: Բնության և տեխնոլոգիայի մեջ ռեակտիվ շարժիչի օգտագործումը, պետք է ենթադրել, ոչ մի կերպ չի սպառել իրեն:

Եվ ամեն ինչ սկսվեց երազից. Գիտաֆանտաստիկ գրողները մի քանի դար առաջ մեզ առաջարկում էին տարբեր միջոցներինչպես հասնել այս ցանկալի նպատակին: 17-րդ դարում ֆրանսիացի գրող Սիրանո դե Բերժերակը պատմություն է ստեղծել դեպի Լուսին թռիչքի մասին։ Նրա հերոսը երկաթե սայլի միջոցով հասել է Երկրի արբանյակ: Նա անընդհատ ուժեղ մագնիս էր նետում այս կառույցի վրա։ Սայլը, ձգվելով դեպի նա, ավելի ու ավելի բարձրացավ Երկրից։ Ի վերջո, նա հասավ լուսին: Մեկ այլ հայտնի կերպար՝ բարոն Մյունհաուզենը, լոբի ցողունով բարձրացավ լուսին։

Իհարկե, այն ժամանակ քիչ բան էր հայտնի այն մասին, թե ինչպես կարող է ռեակտիվ շարժիչի օգտագործումը բնության մեջ և տեխնիկայում հեշտացնել կյանքը։ Բայց երևակայության թռիչքը, անշուշտ, բացեց նոր հորիզոններ:

Ակնառու հայտնագործության ճանապարհին

1-ին հազարամյակի վերջին Չինաստանում։ ե. հորինել է ռեակտիվ շարժիչ՝ հրթիռների սնուցման համար: Վերջիններս պարզապես բամբուկե խողովակներ էին, որոնք լցված էին վառոդով։ Այս հրթիռները արձակվել են զվարճանքի համար: Ռեակտիվ շարժիչը օգտագործվել է ավտոմեքենաների առաջին նախագծերից մեկում: Այս գաղափարը պատկանում էր Նյուտոնին։

Ն.Ի.-ն նաև մտածեց, թե ինչպես է առաջանում ռեակտիվ շարժումը բնության մեջ և տեխնիկայում: Կիբալչիչը. Սա ռուս հեղափոխական է, ռեակտիվ ինքնաթիռի առաջին նախագծի հեղինակը, որը նախատեսված է մարդկանց թռիչքի համար։ Հեղափոխականը, ցավոք, մահապատժի է ենթարկվել 1881 թվականի ապրիլի 3-ին։ Կիբալչիչը մեղադրվում էր Ալեքսանդր II-ի դեմ մահափորձին մասնակցելու մեջ։ Արդեն բանտում, մահապատժի իրագործմանը սպասելով, նա շարունակեց ուսումնասիրել այնպիսի հետաքրքիր երևույթ, ինչպիսին է ռեակտիվ շարժումը բնության և տեխնիկայի մեջ, որը տեղի է ունենում, երբ առարկայի մի մասն առանձնանում է: Այս հետազոտությունների արդյունքում նա մշակեց իր նախագիծը։ Կիբալչիչը գրել է, որ այս գաղափարը սատարում է իրեն իր դիրքորոշման մեջ։ Նա պատրաստ է հանգիստ դիմակայել իր մահվանը՝ իմանալով, որ այդպես է կարևոր բացահայտումնրա հետ չի մեռնի:

Տիեզերական թռիչքի գաղափարի իրականացում

Բնության և տեխնիկայի մեջ ռեակտիվ շարժիչի դրսևորումը շարունակեց ուսումնասիրել Կ. Ե. Ցիոլկովսկին (նրա լուսանկարը ներկայացված է վերևում): 20-րդ դարի սկզբին այս մեծ ռուս գիտնականն առաջարկեց տիեզերական թռիչքների համար հրթիռներ օգտագործելու գաղափարը: Այս հարցի վերաբերյալ նրա հոդվածը հայտնվեց 1903 թ. Այն ներկայացրեց մաթեմատիկական հավասարում, որը դարձավ տիեզերագնացության համար ամենակարեւորը: Մեր ժամանակներում այն ​​հայտնի է որպես «Ցիոլկովսկու բանաձև»։ Այս հավասարումը նկարագրում է փոփոխական զանգված ունեցող մարմնի շարժումը։ Իր հետագա աշխատանքներում նա ներկայացրել է հեղուկ վառելիքի վրա աշխատող հրթիռային շարժիչի դիագրամ։ Ցիոլկովսկին, ուսումնասիրելով ռեակտիվ շարժիչի օգտագործումը բնության մեջ և տեխնիկայում, մշակեց հրթիռի բազմաստիճան դիզայն։ Նա նաև հանդես եկավ Երկրի ցածր ուղեծրում ամբողջ տիեզերական քաղաքներ ստեղծելու հնարավորության գաղափարով: Սրանք այն հայտնագործություններն են, որոնց գիտնականը եկել է բնության և տեխնոլոգիայի մեջ ռեակտիվ շարժիչների ուսումնասիրման ժամանակ: Հրթիռները, ինչպես ցույց տվեց Ցիոլկովսկին, միակ սարքերն են, որոնք կարող են հաղթահարել հրթիռը: Նա այն սահմանեց որպես ռեակտիվ շարժիչով մեխանիզմ, որն օգտագործում է դրա վրա տեղադրված վառելիքը և օքսիդիչը: Այս սարքը փոխակերպում է վառելիքի քիմիական էներգիան, որը դառնում է գազի շիթերի կինետիկ էներգիա։ Հրթիռն ինքն է սկսում շարժվել հակառակ ուղղությամբ։

Ի վերջո, գիտնականները, ուսումնասիրելով մարմինների ռեակտիվ շարժումը բնության և տեխնոլոգիայի մեջ, անցան պրակտիկային: Առջևում լայնածավալ խնդիր էր դրված՝ իրականացնելու մարդկության վաղեմի երազանքը։ Եվ սովետական ​​մի խումբ գիտնականներ՝ ակադեմիկոս Ս.Պ. Կորոլյովի գլխավորությամբ, գլուխ հանեցին դրան։ Նա իրագործեց Ցիոլկովսկու միտքը. Մեր մոլորակի առաջին արհեստական ​​արբանյակը արձակվել է ԽՍՀՄ-ում 1957 թվականի հոկտեմբերի 4-ին, բնականաբար, օգտագործվել է հրթիռ։

Յու. Աշխարհի համար այս կարևոր իրադարձությունը տեղի է ունեցել 1961 թվականի ապրիլի 12-ին։ Գագարինը «Վոստոկ» արբանյակով թռավ ամբողջ աշխարհով մեկ: ԽՍՀՄ-ն առաջին պետությունն էր, որի հրթիռները հասան Լուսին, պտտվեցին նրա շուրջը և լուսանկարեցին Երկրից անտեսանելի կողմը։ Բացի այդ, հենց ռուսներն էին առաջին անգամ այցելել Վեներա։ Նրանք գիտական ​​գործիքներ են բերել այս մոլորակի մակերեսին: Ամերիկացի տիեզերագնաց Նիլ Արմսթրոնգը առաջին մարդն է, ով քայլել է Լուսնի մակերևույթի վրա։ Նա դրա վրա վայրէջք կատարեց 1969 թվականի հուլիսի 20-ին։ 1986 թվականին Վեգա 1-ը և Վեգա 2-ը (ԽՍՀՄ-ին պատկանող նավերը) մոտ տարածությունից ուսումնասիրեցին Հալլի գիսաստղը, որը Արեգակին մոտենում է միայն 76 տարին մեկ անգամ։ Տիեզերական հետազոտությունները շարունակվում են...

Ինչպես տեսնում եք, ֆիզիկան շատ կարևոր և օգտակար գիտություն է։ Բնության և տեխնիկայի մեջ ռեակտիվ շարժիչը միայն այն հետաքրքիր խնդիրներից մեկն է, որը քննարկվում է դրանում։ Իսկ այս գիտության ձեռքբերումները շատ ու շատ նշանակալից են։

Ինչպես է ռեակտիվ շարժիչն օգտագործվում այս օրերին բնության և տեխնոլոգիայի մեջ

Ֆիզիկայի մեջ հատկապես կարևոր բացահայտումներ են արվել վերջին մի քանի դարերում։ Մինչ բնությունը գրեթե անփոփոխ է մնում, տեխնոլոգիան զարգանում է արագ տեմպերով: Մեր օրերում ռեակտիվ շարժիչի սկզբունքը լայնորեն կիրառվում է ոչ միայն տարբեր կենդանիների և բույսերի կողմից, այլև տիեզերագնացության և ավիացիայի ոլորտում։ Արտաքին տարածության մեջ չկա որևէ միջավայր, որի միջոցով մարմինը կարող է փոխազդել իր արագության մեծությունն ու ուղղությունը փոխելու համար: Այդ իսկ պատճառով անօդ տարածությունում թռչելու համար կարելի է օգտագործել միայն հրթիռներ։

Այսօր ռեակտիվ շարժիչը ակտիվորեն օգտագործվում է առօրյա կյանքում, բնության մեջ և տեխնիկայում: Դա այլևս առեղծված չէ, ինչպես նախկինում: Այնուամենայնիվ, մարդկությունը չպետք է դադարի դրանով։ Առջևում նոր հորիզոններ են. Ես կցանկանայի հավատալ, որ հոդվածում հակիրճ նկարագրված բնության և տեխնիկայի ռեակտիվ շարժումը որևէ մեկին կոգեշնչի նոր բացահայտումներ անելու:

Ռեակտիվ շարժիչը բնության և տեխնիկայի մեջ

Վերացական ՖԻԶԻԿԱՅԻ ՄԱՍԻՆ

Ռեակտիվ շարժիչ- շարժում, որը տեղի է ունենում, երբ դրա ցանկացած մաս առանձնանում է մարմնից որոշակի արագությամբ:

Ռեակտիվ ուժն առաջանում է առանց արտաքին մարմինների հետ փոխազդեցության:

Ռեակտիվ շարժիչի կիրառումը բնության մեջ

Մեզանից շատերը մեր կյանքում հանդիպել են մեդուզաների՝ ծովում լողալու ժամանակ: Համենայն դեպս, Սեւ ծովում դրանք բավականաչափ կան։ Սակայն քչերին էր թվում, որ մեդուզաները շարժվելու համար օգտագործում են նաև ռեակտիվ շարժիչներ։ Բացի այդ, այսպես են շարժվում ճպուռի թրթուրները և ծովային պլանկտոնի որոշ տեսակներ։ Եվ հաճախ ծովային անողնաշարավոր կենդանիների արդյունավետությունը ռեակտիվ շարժիչներ օգտագործելիս շատ ավելի բարձր է, քան տեխնոլոգիական գյուտերը:

Ռեակտիվ շարժիչը օգտագործվում է բազմաթիվ փափկամարմինների կողմից՝ ութոտնուկներ, կաղամարներ, դանակներ: Օրինակ՝ ծովային սափրագլուխ փափկամարմինը առաջ է շարժվում՝ շնորհիվ կեղևից դուրս նետված ջրի հոսքի ռեակտիվ ուժի՝ իր փականների կտրուկ սեղմման ժամանակ։

Ութոտնուկ

Դդակաձուկ

Դանակաձուկը, ինչպես գլխոտանիների մեծ մասը, ջրի մեջ շարժվում է հետևյալ կերպ. Նա ջուրը տանում է մաղձի խոռոչի մեջ կողային ճեղքի և մարմնի դիմաց գտնվող հատուկ ձագարի միջով, այնուհետև էներգիայով ջրի հոսքը դուրս է նետում ձագարի միջով: Դանակն ուղղում է ձագարի խողովակը դեպի կողք կամ ետ և արագ սեղմելով ջուրը դրանից, կարող է շարժվել տարբեր ուղղություններով։

Սալպան թափանցիկ մարմնով ծովային կենդանի է, երբ շարժվում է, այն ջուր է ստանում առջևի բացվածքով, իսկ ջուրը մտնում է լայն խոռոչ, որի ներսում գանգուրները ձգվում են անկյունագծով։ Հենց կենդանին մեծ կում ջուր է խմում, անցքը փակվում է։ Այնուհետև կծկվում են աղիքի երկայնական և լայնակի մկանները, ամբողջ մարմինը կծկվում է, և ջուրը դուրս է մղվում հետևի բացվածքով։ Փախող շիթի ռեակցիան առաջ է մղում սալպային։

Ամենամեծ հետաքրքրությունը կաղամարների ռեակտիվ շարժիչն է: Կաղամարը օվկիանոսի խորքերի ամենամեծ անողնաշարավոր բնակիչն է: Կաղամարները հասել են գերագույն կատարելությունռեակտիվ նավիգացիայի մեջ: Նույնիսկ նրանց մարմինը, իր արտաքին ձևերով, կրկնօրինակում է հրթիռը (ավելի լավ ասած՝ հրթիռը կրկնօրինակում է կաղամարին, քանի որ այս հարցում նա ունի անվիճելի առաջնահերթություն)։ Դանդաղ շարժվելիս կաղամարն օգտագործում է մեծ ադամանդաձեւ լողակ, որը պարբերաբար թեքվում է։ Այն օգտագործում է ռեակտիվ շարժիչ արագ նետելու համար: Մկանային- թիկնոցը բոլոր կողմերից շրջապատում է փափկամարմինի մարմինը, նրա խոռոչի ծավալը կաղամարի մարմնի ծավալի գրեթե կեսն է: Կենդանին ջուր է ներծծում թիկնոցի խոռոչի ներսում, այնուհետև կտրուկ դուրս է նետում ջրի հոսքը նեղ վարդակով և բարձր արագությամբ հրումներով հետ է շարժվում։ Միևնույն ժամանակ, կաղամարի բոլոր տասը շոշափուկները հավաքվում են նրա գլխի վերևում գտնվող հանգույցի մեջ, և այն ստանում է հարթ ձև: Վարդակը հագեցած է հատուկ փականով, և մկանները կարող են պտտել այն՝ փոխելով շարժման ուղղությունը։ Կաղամարի շարժիչը շատ խնայող է, այն ունակ է զարգացնել մինչև 60 - 70 կմ/ժ արագություն։ (Որոշ հետազոտողներ կարծում են, որ նույնիսկ մինչև 150 կմ/ժ արագություն) Զարմանալի չէ, որ կաղամարը կոչվում է «կենդանի տորպեդո»։ Կապված շոշափուկները թեքելով աջ, ձախ, վեր կամ վար՝ կաղամարը պտտվում է այս կամ այն ​​ուղղությամբ։ Քանի որ նման ղեկը շատ մեծ է, համեմատած հենց կենդանու հետ, դրա աննշան շարժումը բավական է, որպեսզի կաղամարը, նույնիսկ ամբողջ արագությամբ, հեշտությամբ խուսափի խոչընդոտի հետ բախումից: Ղեկի կտրուկ շրջադարձ - և լողորդը շտապում է հակառակ ուղղությամբ: Այսպիսով, նա ետ թեքեց ձագարի ծայրը և այժմ առաջինը գլուխը սահեցրեց: Նա թեքեց այն դեպի աջ, և ռեակտիվ հրումը նրան նետեց ձախ: Բայց երբ պետք է արագ լողալ, ձագարը միշտ դուրս է մնում հենց շոշափուկների արանքում, և կաղամարը առաջինը վազում է պոչը, ճիշտ այնպես, ինչպես կվազեր խեցգետինը. արագ քայլողն օժտված է մրցարշավորդի ճարպկությամբ:

Եթե ​​շտապելու կարիք չկա, լողում են կաղամարներն ու դդակաձկները՝ ալիքավորելով իրենց լողակները, մանրանկարչական ալիքները հոսում են նրանց վրայով առջևից հետև, և կենդանին նրբագեղորեն սահում է՝ երբեմն իրեն հրելով նաև թիկնոցի տակից դուրս նետված ջրի հոսքով: Այնուհետեւ հստակ տեսանելի են անհատական ​​ցնցումները, որոնք ստանում է փափկամարմինը ջրի շիթերի ժայթքման պահին։ Որոշ գլխոտանիներ կարող են հասնել ժամում հիսունհինգ կիլոմետր արագության։ Թվում է, թե ոչ ոք ուղղակի չափումներ չի արել, բայց դա կարելի է դատել թռչող կաղամարների արագությամբ և թռիչքի տիրույթով։ Եվ պարզվում է, որ ութոտնուկներն այդպիսի տաղանդներ ունեն իրենց ընտանիքում։ Փափկամարմինների մեջ լավագույն օդաչուն կաղամարն է Stenoteuthis-ը։ Անգլիացի նավաստիներն այն անվանում են թռչող կաղամար («թռչող կաղամար»): Սա ծովատառեխի չափ փոքր կենդանի է։ Այն այնպիսի արագությամբ է հետապնդում ձկներին, որ հաճախ դուրս է ցատկում ջրից՝ նետի պես սահելով նրա մակերեսը։ Նա դիմում է այս հնարքին, որպեսզի փրկի իր կյանքը գիշատիչներից՝ թունաներից և սկումբրիաներից։ Ջրի մեջ առավելագույն ռեակտիվ մղում զարգացնելով՝ օդաչու կաղամարը օդ է բարձրանում և թռչում ալիքների վրայով ավելի քան հիսուն մետր: Կենդանի հրթիռի թռիչքի գագաթնակետն այնքան բարձր է ջրի վրա, որ թռչող կաղամարները հաճախ հայտնվում են օվկիանոս ընթացող նավերի տախտակամածների վրա: Չորսից հինգ մետրը ռեկորդային բարձրություն չէ, որով կաղամարները բարձրանում են երկինք: Երբեմն նրանք նույնիսկ ավելի բարձր են թռչում:

Անգլիացի փափկամարմին հետազոտող դոկտոր Ռիսը գիտական ​​հոդվածում նկարագրել է մի կաղամար (ընդամենը 16 սանտիմետր երկարություն), որը օդի միջով բավականին տարածություն անցնելով, ընկել է ջրից գրեթե յոթ մետր բարձրացած զբոսանավի կամրջի վրա։

Պատահում է, որ շատ թռչող կաղամարներ ընկնում են նավի վրա շողշողացող կասկադով: Հնագույն գրող Տրեբիուս Նիգերը մի անգամ տխուր պատմություն է պատմել մի նավի մասին, որն իբր խորտակվել է թռչող կաղամարների ծանրության տակ, որոնք ընկել են նրա տախտակամածին: Կաղամարները կարող են թռչել առանց արագացման:

Ութոտնուկները կարող են նաև թռչել։ Ֆրանսիացի բնագետ Ժան Վերանին տեսել է, թե ինչպես է սովորական ութոտնուկը արագացել ակվարիումում և հանկարծակի ետ թռչել ջրից։ Նկարագրելով մոտ հինգ մետր երկարությամբ աղեղը օդում, նա նորից մխրճվեց ակվարիում: Ցատկելու համար արագություն հավաքելիս ութոտնուկը շարժվել է ոչ միայն ռեակտիվ մղման պատճառով, այլև թիավարել է իր շոշափուկներով։
Փարթամ ութոտնուկները, իհարկե, ավելի վատ են լողում, քան կաղամարները, բայց կրիտիկական պահերին նրանք կարող են ռեկորդային դաս ցույց տալ լավագույն արագավազորդների համար: Կալիֆորնիայի ակվարիումի աշխատակիցները փորձել են լուսանկարել խեցգետնի վրա հարձակվող ութոտնուկին: Ութոտնուկն այնպիսի արագությամբ էր շտապում իր զոհին, որ ֆիլմը, նույնիսկ ամենաբարձր արագությամբ նկարահանվելիս, միշտ ճարպ էր պարունակում։ Սա նշանակում է, որ նետումը տևել է վայրկյանի հարյուրերորդական մասը: Որպես կանոն, ութոտնուկները լողում են համեմատաբար դանդաղ: Ջոզեֆ Սեյնլը, ով ուսումնասիրել է ութոտնուկների միգրացիան, հաշվարկել է. կես մետրանոց ութոտնուկը լողում է ծովի միջով ժամում մոտ տասնհինգ կիլոմետր միջին արագությամբ: Ձագարից դուրս նետված ջրի յուրաքանչյուր շիթ նրան առաջ է մղում (ավելի ճիշտ՝ հետ, քանի որ ութոտնուկը հետ է լողում) երկուսից երկուսուկես մետր։

Ռեակտիվ շարժումը կարելի է գտնել նաև բույսերի աշխարհում: Օրինակ, «խելագար վարունգի» հասունացած պտուղները, ամենափոքր հպումով, ցողում են ցողունից, և ստացված անցքից ուժով դուրս են շպրտվում սերմերով կպչուն հեղուկը։ Վարունգն ինքը թռչում է հակառակ ուղղությամբ մինչև 12 մ:

Իմանալով իմպուլսի պահպանման օրենքը՝ դուք կարող եք փոխել ձեր շարժման արագությունը բաց տարածության մեջ: Եթե ​​դուք նավակի մեջ եք և ունեք մի քանի ծանր քարեր, ապա որոշակի ուղղությամբ քարեր նետելը ձեզ կտեղափոխի հակառակ ուղղությամբ։ Նույնը տեղի կունենա տիեզերքում, բայց այնտեղ դրա համար օգտագործում են ռեակտիվ շարժիչներ։

Բոլորը գիտեն, որ ատրճանակից կրակոցն ուղեկցվում է հետ մղումով։ Եթե ​​փամփուշտի քաշը հավասար լիներ ատրճանակի քաշին, նրանք նույն արագությամբ կթռչեին իրարից։ Հետադարձը տեղի է ունենում, քանի որ արտանետվող գազերի զանգվածը ստեղծում է ռեակտիվ ուժ, որի շնորհիվ կարող է ապահովվել շարժումը ինչպես օդում, այնպես էլ անօդ տարածության մեջ։ Եվ որքան մեծ է հոսող գազերի զանգվածը և արագությունը, այնքան ավելի մեծ հետադարձ ուժ է զգում մեր ուսը, այնքան ուժեղ է հրացանի արձագանքը, այնքան մեծ է ռեակտիվ ուժը:

Ռեակտիվ շարժիչի կիրառումը տեխնիկայում

Շատ դարեր շարունակ մարդկությունը երազել է տիեզերք թռիչքի մասին: Այս նպատակին հասնելու համար գիտաֆանտաստիկ գրողներն առաջարկել են տարբեր միջոցներ: 17-րդ դարում հայտնվեց ֆրանսիացի գրող Սիրանո դե Բերժերակի պատմությունը դեպի Լուսին թռիչքի մասին։ Այս պատմության հերոսը Լուսին հասավ երկաթե սայլով, որի վրա անընդհատ ուժեղ մագնիս էր նետում։ Նրան գրավելով՝ սայլը Երկրից ավելի ու ավելի բարձրանում էր, մինչև հասավ Լուսին։ Իսկ բարոն Մյունհաուզենն ասաց, որ լոբի ցողունով բարձրացել է Լուսին։

Մեր թվարկության առաջին հազարամյակի վերջում Չինաստանը հայտնագործեց ռեակտիվ շարժիչը, որը սնուցում էր հրթիռները՝ վառոդով լցված բամբուկե խողովակները, դրանք օգտագործվում էին նաև որպես զվարճանք: Ավտոմեքենաների առաջին նախագծերից մեկը նույնպես ռեակտիվ շարժիչով էր, և այս նախագիծը պատկանում էր Նյուտոնին

Մարդկային թռիչքի համար նախատեսված ռեակտիվ ինքնաթիռի աշխարհում առաջին նախագծի հեղինակը ռուս հեղափոխական Ն.Ի. Կիբալչիչը. Նա մահապատժի է ենթարկվել 1881 թվականի ապրիլի 3-ին՝ Ալեքսանդր II կայսեր մահափորձին մասնակցելու համար։ Նա իր նախագիծը մշակել է բանտում՝ մահապատժի դատապարտվելուց հետո։ Կիբալչիչը գրել է. «Բանտում գտնվելու ժամանակ՝ իմ մահից մի քանի օր առաջ, գրում եմ այս նախագիծը։ Ես հավատում եմ իմ գաղափարի իրագործելիությանը, և այս հավատն ինձ աջակցում է իմ սարսափելի իրավիճակում... Ես հանգիստ կդիմակայեմ մահվանը՝ իմանալով, որ իմ գաղափարն ինձ հետ չի մեռնի»։

Տիեզերական թռիչքների համար հրթիռներ օգտագործելու գաղափարն առաջարկվել է այս դարասկզբին ռուս գիտնական Կոնստանտին Էդուարդովիչ Ցիոլկովսկու կողմից։ 1903 թվականին տպագիր հայտնվեց Կալուգայի գիմնազիայի ուսուցչի հոդվածը. Ցիոլկովսկի «Աշխարհի տարածությունների հետազոտություն ռեակտիվ գործիքների միջոցով». Այս աշխատությունը պարունակում էր տիեզերագնացության համար ամենակարևոր մաթեմատիկական հավասարումը, որն այժմ հայտնի է որպես «Ցիոլկովսկու բանաձև», որը նկարագրում էր փոփոխական զանգվածի մարմնի շարժումը։ Այնուհետև նա մշակեց հեղուկ վառելիքով հրթիռային շարժիչի դիզայն, առաջարկեց հրթիռի բազմաստիճան դիզայն և արտահայտեց Երկրի ցածր ուղեծրում ամբողջ տիեզերական քաղաքներ ստեղծելու հնարավորության գաղափարը: Նա ցույց տվեց, որ միակ սարքը, որն ընդունակ է հաղթահարել գրավիտացիան, հրթիռն է, այսինքն. ռեակտիվ շարժիչով սարք, որն օգտագործում է վառելիք և օքսիդիչ, որը տեղադրված է հենց սարքի վրա:

Ռեակտիվ շարժիչշարժիչ է, որը վառելիքի քիմիական էներգիան վերածում է գազային շիթերի կինետիկ էներգիայի, մինչդեռ շարժիչը հակառակ ուղղությամբ արագություն է ձեռք բերում։

Ցիոլկովսկու գաղափարն իրականացվել է խորհրդային գիտնականների կողմից՝ ակադեմիկոս Սերգեյ Պավլովիչ Կորոլևի ղեկավարությամբ։ Երկրի առաջին արհեստական ​​արբանյակը պատմության մեջ հրթիռով արձակվել է Խորհրդային Միությունում 1957 թվականի հոկտեմբերի 4-ին։

Ռեակտիվ շարժիչի սկզբունքը լայն գործնական կիրառություն է գտնում ավիացիայի և տիեզերագնացության մեջ։ Արտաքին տիեզերքում չկա միջավայր, որի հետ մարմինը կարող է փոխազդել և դրանով իսկ փոխել իր արագության ուղղությունն ու մեծությունը, հետևաբար տիեզերական թռիչքների համար կարող են օգտագործվել միայն ռեակտիվ ինքնաթիռներ, այսինքն՝ հրթիռներ:

Հրթիռային սարք

Հրթիռի շարժումը հիմնված է իմպուլսի պահպանման օրենքի վրա։ Եթե ​​ինչ-որ պահի որևէ մարմին նետվի հրթիռից, այն ձեռք կբերի նույն իմպուլսը, բայց ուղղված հակառակ ուղղությամբ.

Ցանկացած հրթիռ, անկախ իր դիզայնից, միշտ ունի պատյան և վառելիք՝ օքսիդացնող նյութով։ Հրթիռի պարկուճը ներառում է օգտակար բեռը (in այս դեպքումսա տիեզերանավ է), գործիքի խցիկը և շարժիչը (այրման խցիկ, պոմպեր և այլն):

Հրթիռի հիմնական զանգվածը վառելիքն է օքսիդիչով (օքսիդիչը անհրաժեշտ է վառելիքի այրումը պահպանելու համար, քանի որ տիեզերքում թթվածին չկա):

Վառելիքը և օքսիդիչը մատակարարվում են այրման պալատ՝ օգտագործելով պոմպեր: Երբ վառելիքը այրվում է, այն վերածվում է բարձր ջերմաստիճանի գազի և բարձր ճնշում. Այրման պալատում և արտաքին տարածության մեջ ճնշման մեծ տարբերության պատճառով այրման պալատի գազերը հզոր շիթով դուրս են թափվում հատուկ ձևավորված վարդակից, որը կոչվում է վարդակ: Վարդակի նպատակն է բարձրացնել շիթերի արագությունը:

Մինչ հրթիռի արձակումը, դրա թափը զրոյական է։ Այրման խցիկում և հրթիռի բոլոր մյուս մասերում գազի փոխազդեցության արդյունքում վարդակից դուրս եկող գազը որոշակի իմպուլս է ստանում։ Այնուհետև հրթիռը փակ համակարգ է, և արձակումից հետո դրա ընդհանուր իմպուլսը պետք է զրո լինի։ Հետևաբար, հրթիռի ամբողջ պատյանը, որը գտնվում է դրանում, ստանում է գազի իմպուլսի մեծությամբ, բայց հակառակ ուղղությամբ իմպուլս:

Հրթիռի ամենազանգվածային մասը, որը նախատեսված է ամբողջ հրթիռի արձակման և արագացման համար, կոչվում է առաջին փուլ։ Երբ բազմաստիճան հրթիռի առաջին զանգվածային փուլը արագացման ժամանակ սպառում է իր վառելիքի բոլոր պաշարները, այն առանձնանում է: Հետագա արագացումը շարունակվում է երկրորդ, ավելի քիչ զանգվածային աստիճանով, և այն ավելացնում է մի փոքր ավելի արագություն նախկինում ձեռք բերված առաջին փուլի օգնությամբ, իսկ հետո առանձնանում: Երրորդ փուլը շարունակում է արագությունը բարձրացնել մինչև պահանջվող արժեքը և ուղեծիր է հասցնում օգտակար բեռը:

Առաջին մարդը, ով թռավ տիեզերք, քաղաքացին էր Սովետական ​​ՄիությունՅուրի Ալեքսեևիչ Գագարին. 1961 թվականի ապրիլի 12-ին Վոստոկ արբանյակով պտտեց երկրագունդը։

Խորհրդային հրթիռներն առաջինը հասան Լուսին, պտտվեցին Լուսնի շուրջ և լուսանկարեցին Երկրից անտեսանելի նրա կողմը և առաջինը հասան Վեներա մոլորակին և գիտական ​​գործիքներ հասցրին նրա մակերեսին: 1986 թվականին խորհրդային երկու տիեզերանավերը՝ Վեգա 1-ը և Վեգա 2-ը, ուշադիր ուսումնասիրեցին Հալլի գիսաստղը, որը Արեգակին մոտենում է 76 տարին մեկ անգամ։

Իմպուլսի պահպանման օրենքը մեծ նշանակություն ունի ռեակտիվ շարժումը դիտարկելիս։
Տակ ռեակտիվ շարժիչհասկանալ մարմնի շարժումը, որը տեղի է ունենում, երբ նրա որոշ հատված առանձնանում է դրա համեմատ որոշակի արագությամբ, օրինակ, երբ այրման արտադրանքները դուրս են հոսում ռեակտիվ ինքնաթիռի վարդակից: Այս դեպքում, այսպես կոչված Ռեակտիվ ուժհրելով մարմինը.
Ռեակտիվ ուժի առանձնահատկությունն այն է, որ այն առաջանում է բուն համակարգի մասերի փոխազդեցության արդյունքում՝ առանց արտաքին մարմինների հետ փոխազդեցության։
Մինչդեռ արագացում հաղորդող ուժը, օրինակ, հետիոտնին, նավին կամ ինքնաթիռին, առաջանում է միայն այդ մարմինների փոխազդեցության շնորհիվ գետնի, ջրի կամ օդի հետ:

Այսպիսով, մարմնի շարժումը կարող է ստացվել հեղուկի կամ գազի հոսքի արդյունքում։

Ռեակտիվ շարժում բնության մեջբնորոշ է հիմնականում ջրային միջավայրում ապրող կենդանի օրգանիզմներին:

Տեխնոլոգիայում ռեակտիվ շարժիչն օգտագործվում է գետային տրանսպորտում (ջրային ռեակտիվ շարժիչներ), ավտոմոբիլային արդյունաբերությունում (մրցարշավային մեքենաներ), ռազմական գործերում, ավիացիայի և տիեզերագնացության մեջ։
Բոլոր ժամանակակից արագընթաց ինքնաթիռները հագեցած են ռեակտիվ շարժիչներով, քանի որ... նրանք կարողանում են ապահովել թռիչքի անհրաժեշտ արագությունը։
Արտաքին տիեզերքում անհնար է օգտագործել այլ շարժիչներ, քան ռեակտիվ շարժիչները, քանի որ այնտեղ չկա հենարան, որից կարելի է արագացում ստանալ:

Ռեակտիվ տեխնոլոգիայի զարգացման պատմություն

Ռուսական մարտական ​​հրթիռի ստեղծողը հրետանու գիտնական Կ.Ի. Կոնստանտինով. 80 կգ քաշով Կոնստանտինովի հրթիռի թռիչքի հեռահարությունը հասել է 4 կմ-ի։

ռեակտիվ շարժիչի օգտագործման գաղափարը Ինքնաթիռ, ռեակտիվ ավիացիոն գործիքի նախագիծ, առաջ քաշվել է 1881 թվականին Ն.Ի. Կիբալչիչը.

1903 թվականին հայտնի ֆիզիկոս Կ.Ե. Ցիոլկովսկին ապացուցեց միջմոլորակային տարածության մեջ թռիչքի հնարավորությունը և մշակեց առաջին հրթիռային ինքնաթիռի դիզայնը հեղուկ շարժիչով շարժիչով:

Կ.Ե. Ցիոլկովսկին նախագծել է տիեզերական հրթիռային գնացք, որը բաղկացած է մի շարք հրթիռներից, որոնք աշխատում են հերթափոխով և թափվում են վառելիքի սպառման ժամանակ:

Ռեակտիվ շարժիչների սկզբունքները

Ցանկացած ռեակտիվ շարժիչի հիմքը այրման պալատն է, որտեղ վառելիքի այրումից առաջանում են գազեր, որոնք ունեն շատ բարձր ջերմաստիճանիև ճնշում գործադրելով խցիկի պատերի վրա: Գազերը հեռանում են նեղ հրթիռի վարդակից բարձր արագությամբ և ստեղծում ռեակտիվ մղում: Իմպուլսի պահպանման օրենքին համապատասխան՝ հրթիռը հակառակ ուղղությամբ արագություն է ձեռք բերում։

Համակարգի իմպուլսը (հրթիռային այրման արտադրանք) մնում է զրոյական։ Քանի որ հրթիռի զանգվածը նվազում է, նույնիսկ հետ հաստատուն արագությունԵրբ գազերը դուրս են հոսում, նրա արագությունը կավելանա՝ աստիճանաբար հասնելով իր առավելագույն արժեքին։
Հրթիռի շարժումը փոփոխական զանգված ունեցող մարմնի շարժման օրինակ է։ Նրա արագությունը հաշվարկելու համար օգտագործվում է իմպուլսի պահպանման օրենքը։

Ռեակտիվ շարժիչները բաժանվում են հրթիռային և օդ շնչող շարժիչների։

Հրթիռային շարժիչներՀասանելի է պինդ կամ հեղուկ վառելիքով:
Կոշտ վառելիքի հրթիռային շարժիչներում վառելիքը, որը պարունակում է և՛ վառելիք, և՛ օքսիդիչ, հարկադրված է շարժիչի այրման պալատի ներսում:
IN հեղուկ ռեակտիվ շարժիչներ, նախատեսված է առաջադրվել տիեզերանավեր, վառելիքը և օքսիդիչը պահվում են առանձին-առանձին հատուկ տանկերում և մատակարարվում են այրման պալատ՝ օգտագործելով պոմպեր։ Որպես վառելիք կարող են օգտագործել կերոսին, բենզին, սպիրտ, հեղուկ ջրածին և այլն, իսկ որպես այրման համար անհրաժեշտ օքսիդացնող նյութ՝ հեղուկ թթվածին, ազոտական ​​թթու և այլն։

Ժամանակակից եռաստիճան տիեզերական հրթիռները արձակվում են ուղղահայաց, իսկ մթնոլորտի խիտ շերտերով անցնելուց հետո տեղափոխվում են տվյալ ուղղությամբ թռիչքի։ Հրթիռի յուրաքանչյուր փուլ ունի իր վառելիքի բաք և օքսիդացնող բաք, ինչպես նաև իր ռեակտիվ շարժիչը: Քանի որ վառելիքը այրվում է, ծախսված հրթիռային փուլերը նետվում են:

Ռեակտիվ շարժիչներներկայումս օգտագործվում է հիմնականում ինքնաթիռներում: Դրանց հիմնական տարբերությունը հրթիռային շարժիչներից այն է, որ վառելիքի այրման օքսիդիչը մթնոլորտից շարժիչ ներթափանցող օդի թթվածինն է:
Օդ շնչող շարժիչները ներառում են տուրբոկոմպրեսորային շարժիչներ ինչպես առանցքային, այնպես էլ կենտրոնախույս կոմպրեսորներով:
Նման շարժիչների օդը ներծծվում և սեղմվում է գազատուրբինով շարժվող կոմպրեսորով։ Այրման պալատից դուրս եկող գազերը ռեակտիվ մղում են ստեղծում և պտտում տուրբինի ռոտորը:

Թռիչքի շատ բարձր արագության դեպքում այրման պալատում գազերի սեղմումը հնարավոր է հասնել մոտեցող օդի պատճառով օդի հոսքը. Կոմպրեսորի կարիք չկա։