Ang mga multi-toneladang sasakyang pangkalawakan ay pumailanglang sa kalangitan, at tubig dagat Ang transparent, gelatinous jellyfish, cuttlefish at octopus ay deftly maniobra - ano ang pagkakapareho nila? Ito ay lumiliko na sa parehong mga kaso ang prinsipyo ng jet propulsion ay ginagamit upang ilipat. Ito ang paksa na nakatuon sa aming artikulo ngayon.
Tingnan natin ang kasaysayan
Ang pinaka Ang unang maaasahang impormasyon tungkol sa mga rocket ay nagsimula noong ika-13 siglo. Ang mga ito ay ginamit ng mga Indian, Intsik, Arabo at Europeo sa labanan bilang mga sandata ng labanan at signal. Pagkatapos ay sumunod na mga siglo ng halos kumpletong pagkalimot sa mga device na ito.
Sa Russia, ang ideya ng paggamit ng isang jet engine ay nabuhay muli salamat sa gawain ng rebolusyonaryong si Nikolai Kibalchich. Nakaupo sa mga maharlikang piitan, umunlad siya proyekto ng Russia jet engine at sasakyang panghimpapawid para sa mga tao. Si Kibalchich ay pinatay, at ang kanyang proyekto ay nagtipon ng alikabok sa loob ng maraming taon sa mga archive ng Tsarist secret police.
Ang mga pangunahing ideya, mga guhit at mga kalkulasyon ng may talento at matapang na lalaking ito ay natanggap karagdagang pag-unlad sa mga gawa ni K. E. Tsiolkovsky, na iminungkahi na gamitin ang mga ito para sa mga komunikasyon sa pagitan ng planeta. Mula 1903 hanggang 1914, naglathala siya ng ilang mga gawa kung saan nakakumbinsi niyang pinatunayan ang posibilidad ng paggamit ng jet propulsion para sa paggalugad sa kalawakan at nabigyang-katwiran ang pagiging posible ng paggamit ng mga multi-stage na rocket.
Marami sa mga siyentipikong pag-unlad ni Tsiolkovsky ay ginagamit pa rin sa rocket science hanggang ngayon.
Biological missiles
Paano ito lumitaw? ang ideya ng paglipat sa pamamagitan ng pagtulak sa iyong sariling jet stream? Marahil, sa pamamagitan ng malapit na pagmamasid sa marine life, ang mga residente mga coastal zone napansin kung paano ito nangyayari sa mundo ng hayop.
Halimbawa, scallop gumagalaw dahil sa reaktibong puwersa ng isang water jet na inilabas mula sa shell sa panahon ng mabilis na pag-compress ng mga balbula nito. Ngunit hinding-hindi siya makakasabay sa pinakamabilis na manlalangoy - mga pusit.
Ang kanilang mga hugis rocket na katawan ay unang sumugod sa buntot, na nagtatapon ng nakaimbak na tubig mula sa isang espesyal na funnel. kumilos ayon sa parehong prinsipyo, pinipiga ang tubig sa pamamagitan ng pagkontrata ng kanilang transparent na simboryo.
Pinagkalooban ng kalikasan ang isang halaman na tinatawag na "jet engine" "pumulandit na pipino". Kapag ang mga bunga nito ay ganap nang hinog, bilang tugon sa kaunting pagpindot, ilalabas nito ang gluten na may mga buto. Ang prutas mismo ay itinapon sa kabaligtaran na direksyon sa layo na hanggang 12 m!
Hindi alam ng mga naninirahan sa dagat o mga halaman ang mga pisikal na batas na pinagbabatayan ng pamamaraang ito ng paggalaw. Susubukan naming malaman ito.
Pisikal na batayan ng prinsipyo ng jet propulsion
Una, buksan natin ang pinakasimpleng karanasan. Mag-inflate tayo ng rubber ball at, nang walang tigil, hahayaan ka naming lumipad nang malaya. Ang mabilis na paggalaw ng bola ay magpapatuloy hangga't ang daloy ng hangin na dumadaloy palabas dito ay sapat na malakas.
Upang ipaliwanag ang mga resulta ng eksperimentong ito kailangan nating bumaling sa Ikatlong Batas, na nagsasaad na ang dalawang katawan ay nakikipag-ugnayan sa mga puwersa na pantay sa magnitude at magkasalungat sa direksyon. Dahil dito, ang puwersa kung saan kumikilos ang bola sa mga jet ng hangin na tumatakas mula dito ay katumbas ng puwersa kung saan itinutulak ng hangin ang bola palayo sa sarili nito.
Ilipat natin ang mga argumentong ito sa isang rocket. Ang mga aparatong ito ay naglalabas ng ilan sa kanilang masa sa napakalaking bilis, bilang isang resulta kung saan sila mismo ay tumatanggap ng acceleration sa kabaligtaran na direksyon.
Mula sa physics point of view, ito ang proseso ay malinaw na ipinaliwanag ng batas ng konserbasyon ng momentum. Ang momentum ay ang produkto ng masa ng isang katawan at ang bilis nito (mv). Habang ang rocket ay nakapahinga, ang bilis at momentum nito ay zero. Kung ang isang jet stream ay pinalabas mula dito, kung gayon ang natitirang bahagi, ayon sa batas ng konserbasyon ng momentum, ay dapat makakuha ng ganoong bilis na ang kabuuang momentum ay katumbas pa rin ng zero.
Tingnan natin ang mga formula:
m g v g + m r v r =0;
m g v g =- m r v r,
saan m g v g ang impulse na nilikha ng jet ng mga gas, m p v p ang impulse na natanggap ng rocket.
Ang minus sign ay nagpapahiwatig na ang direksyon ng paggalaw ng rocket at ang jet stream ay kabaligtaran.
Ang disenyo at prinsipyo ng pagpapatakbo ng isang jet engine
Sa teknolohiya, itinutulak ng mga jet engine ang mga eroplano, rocket, at inilulunsad ang mga ito sa orbit. sasakyang pangkalawakan. Depende sa kanilang layunin, mayroon silang iba't ibang mga aparato. Ngunit ang bawat isa sa kanila ay may supply ng gasolina, isang silid para sa pagkasunog nito at isang nozzle na nagpapabilis sa jet stream.
Ang mga interplanetary automatic station ay nilagyan din ng instrument compartment at mga cabin na may life support system para sa mga astronaut.
Ang mga modernong space rocket ay kumplikado, multi-stage na sasakyang panghimpapawid na ginagamit pinakabagong mga nagawa pag-iisip ng engineering. Pagkatapos ng paglulunsad, ang gasolina sa mas mababang yugto ay unang nasusunog, pagkatapos nito ay humiwalay mula sa rocket, na binabawasan ang kabuuang masa at pagtaas ng bilis.
Pagkatapos ang gasolina ay natupok sa ikalawang yugto, atbp. Sa wakas, ang sasakyang panghimpapawid ay inilunsad sa isang partikular na tilapon at nagsisimula sa kanyang independiyenteng paglipad.
Mangarap tayo ng kaunti
Ang dakilang mapangarapin at siyentipiko na si K. E. Tsiolkovsky ay nagbigay sa mga susunod na henerasyon ng kumpiyansa na ang mga jet engine ay magpapahintulot sa sangkatauhan na makatakas sa kabila ng kapaligiran ng Earth at sumugod sa kalawakan. Nagkatotoo ang kanyang hula. Ang Buwan at maging ang malalayong kometa ay matagumpay na ginalugad ng spacecraft. 
Ang mga likidong jet engine ay ginagamit sa astronautics. Ang paggamit ng mga produktong petrolyo bilang gasolina, ngunit ang mga bilis na maaaring makamit sa kanilang tulong ay hindi sapat para sa napakahabang flight.
Marahil ikaw, aming mahal na mga mambabasa, masasaksihan mo ang mga paglipad ng mga earthling patungo sa ibang mga kalawakan sa mga device na may nuclear, thermonuclear o ion jet engine.
Kung ang mensaheng ito ay kapaki-pakinabang sa iyo, ikalulugod kong makita ka
Sanaysay
Physics
Sa paksa ng:
Nakumpleto ng isang mag-aaral mula sa Municipal Educational Institution Secondary School No. 5
G. Lobnya, 10 "B" na klase,
Stepanenko Inna Yurievna
Pagpapaandar ng jet.
Sa loob ng maraming siglo, pinangarap ng sangkatauhan ang paglipad sa kalawakan. Pinakamaraming iniaalok ng mga manunulat ng science fiction iba't ibang paraan upang makamit ang layuning ito. Noong ika-17 siglo, lumitaw ang isang kuwento ng Pranses na manunulat na si Cyrano de Bergerac tungkol sa isang paglipad patungo sa buwan. Ang bayani ng kuwentong ito ay nakarating sa Buwan sa isang bakal na kariton, kung saan siya ay patuloy na naghagis ng isang malakas na magnet. Naakit sa kanya, ang kariton ay tumaas nang pataas ng pataas sa ibabaw ng Lupa hanggang sa umabot ito sa Buwan. At sinabi ni Baron Munchausen na umakyat siya sa buwan kasama ang tangkay ng bean.
Ngunit hindi isang solong siyentipiko, hindi isang solong manunulat ng science fiction sa loob ng maraming siglo ang maaaring pangalanan ang tanging paraan sa pagtatapon ng isang tao kung saan maaaring madaig ng isa ang puwersa ng grabidad at lumipad sa kalawakan. Nagawa ito ng siyentipikong Ruso na si Konstantin Eduardovich Tsiolkovsky (1857-1935). Ipinakita niya na ang tanging aparato na may kakayahang pagtagumpayan ang grabidad ay isang rocket, i.e. isang device na may jet engine na gumagamit ng gasolina at oxidizer na matatagpuan sa mismong device.
Ang jet engine ay isang makina na nagko-convert ng kemikal na enerhiya ng gasolina sa kinetic energy ng isang gas jet, at ang makina ay nakakakuha ng bilis sa kabaligtaran ng direksyon. Sa anong mga prinsipyo at pisikal na batas base ba ang aksyon nito?
Alam ng lahat na ang isang putok mula sa isang baril ay sinamahan ng pag-urong. Kung ang bigat ng bala ay katumbas ng bigat ng baril, magkakahiwalay sila sa parehong bilis. Nangyayari ang pag-urong dahil ang ibinubog na masa ng mga gas ay lumilikha ng isang reaktibong puwersa, salamat sa kung saan ang paggalaw ay maaaring matiyak kapwa sa hangin at sa walang hangin na espasyo. At kung mas malaki ang masa at bilis ng mga umaagos na gas, mas malaki ang puwersa ng pag-urong na nararamdaman ng ating balikat, mas malakas ang reaksyon ng baril, mas malaki ang puwersang reaktibo. Ito ay madaling ipaliwanag mula sa batas ng konserbasyon ng momentum, na nagsasaad na ang geometric (i.e. vector) na kabuuan ng momentum ng mga katawan na bumubuo sa isang saradong sistema ay nananatiling pare-pareho para sa anumang mga paggalaw at pakikipag-ugnayan ng mga katawan ng system, i.e.
Nakuha ni K. E. Tsiolkovsky ang isang formula na nagpapahintulot sa isa na kalkulahin ang pinakamataas na bilis na maaaring mabuo ng isang rocket. Narito ang formula:
Dito ang v max ay ang pinakamataas na bilis ng rocket, ang v 0 ay ang paunang bilis, ang v r ay ang bilis ng daloy ng gas mula sa nozzle, ang m ay ang paunang masa ng gasolina, at ang M ay ang masa ng walang laman na rocket. Tulad ng makikita mula sa pormula, ang pinakamataas na maaabot na bilis na ito ay pangunahing nakasalalay sa bilis ng daloy ng gas mula sa nozzle, na higit na nakasalalay sa uri ng gasolina at ang temperatura ng gas jet. Kung mas mataas ang temperatura, mas malaki ang bilis. Nangangahulugan ito na para sa isang rocket kailangan mong piliin ang pinaka mataas na calorie na gasolina na nagbibigay ng pinakamalaking halaga ng init. Sinusunod din nito mula sa formula na ang bilis na ito ay nakasalalay sa parehong paunang at panghuling masa ng rocket, i.e. depende sa kung anong bahagi ng timbang nito ang gasolina, at kung anong bahagi ang walang silbi (mula sa punto ng view ng bilis ng paglipad) mga istraktura: katawan, mekanismo, atbp.
Ang formula ng Tsiolkovsky na ito ay ang pundasyon kung saan nakabatay ang buong pagkalkula ng mga modernong missile. Ang ratio ng masa ng gasolina sa masa ng rocket sa pagtatapos ng pagpapatakbo ng engine (ibig sabihin, mahalagang sa bigat ng walang laman na rocket) ay tinatawag na Tsiolkovsky number.
Ang pangunahing konklusyon mula sa formula na ito ay na sa walang hangin na espasyo ang isang rocket ay bubuo ng mas malaki ang bilis, mas malaki ang bilis ng pag-agos ng gas at ang mas malaking bilang Tsiolkovsky.
Konklusyon.
Nais kong idagdag na ang paglalarawan na ibinigay ko sa pagpapatakbo ng isang intercontinental ballistic missile ay luma na at tumutugma sa antas ng pag-unlad ng agham at teknolohiya noong 60s, ngunit dahil sa limitadong pag-access sa mga modernong materyal na pang-agham, hindi ko magawa magbigay ng tumpak na paglalarawan ng pagpapatakbo ng isang modernong ultra-long-range na intercontinental ballistic missile . Gayunpaman, binigyang-diin ko ang mga pangkalahatang katangian na likas sa lahat ng mga rocket, kaya itinuturing kong natapos na ang aking gawain.
Listahan ng ginamit na panitikan:
Deryabin V. M. Mga batas sa konserbasyon sa pisika. – M.: Edukasyon, 1982.
Gelfer Ya. M. Mga batas sa konserbasyon. – M.: Nauka, 1967.
Katawan K. Mundong walang anyo. – M.: Mir, 1976.
Ensiklopedya ng mga bata. – M.: Publishing House ng USSR Academy of Sciences, 1959.
Abstract sa Physics Sa paksa: "Jet propulsion" Nakumpleto ng isang mag-aaral ng Municipal Educational Institution Secondary School No. 5 sa Lobnya, 10 "B" na klase, Inna Yuryevna Stepanenko, 2006. Pagpapaandar ng jet. Sa loob ng maraming siglo, pinangarap ng sangkatauhan ang paggalugad sa kalawakan.Ang paggalaw ng jet sa kalikasan at teknolohiya ay isang pangkaraniwang pangyayari. Sa kalikasan, ito ay nangyayari kapag ang isang bahagi ng katawan ay naghihiwalay sa isang tiyak na bilis mula sa ibang bahagi. Sa kasong ito, lumilitaw ang reaktibong puwersa nang walang pakikipag-ugnayan ng organismong ito sa mga panlabas na katawan.
Upang maunawaan kung ano ang pinag-uusapan natin, pinakamahusay na tumingin sa mga halimbawa. sa kalikasan at teknolohiya ay marami. Pag-uusapan muna natin kung paano ito ginagamit ng mga hayop, at pagkatapos ay kung paano ito ginagamit sa teknolohiya.
Dikya, dragonfly larvae, plankton at mollusk
Maraming tao, habang lumalangoy sa dagat, ang nakatagpo ng dikya. Sa Black Sea, sa anumang kaso, marami sa kanila. Gayunpaman, hindi napagtanto ng lahat na gumagalaw ang dikya gamit ang jet propulsion. Ang parehong paraan ay ginagamit ng dragonfly larvae, pati na rin ang ilang mga kinatawan ng marine plankton. Ang kahusayan ng mga invertebrate na hayop sa dagat na gumagamit nito ay kadalasang mas mataas kaysa sa mga teknikal na imbensyon.
Maraming mollusk ang gumagalaw sa paraang interesado tayo. Kasama sa mga halimbawa ang cuttlefish, pusit, at octopus. Sa partikular, ang scallop clam ay nagagawang sumulong gamit ang isang jet ng tubig na inilalabas mula sa shell kapag ang mga balbula nito ay mahigpit na pinipiga.
At ito ay ilan lamang sa mga halimbawa mula sa buhay ng mundo ng hayop na maaaring banggitin upang palawakin ang paksa: "Pagpapaandar ng jet sa pang-araw-araw na buhay, kalikasan at teknolohiya."
Paano gumagalaw ang cuttlefish?
Ang cuttlefish ay lubhang kawili-wili din sa bagay na ito. Tulad ng maraming cephalopod, gumagalaw ito sa tubig gamit ang sumusunod na mekanismo. Sa pamamagitan ng isang espesyal na funnel na matatagpuan sa harap ng katawan, pati na rin sa pamamagitan ng isang gilid, ang cuttlefish ay kumukuha ng tubig sa kanyang hasang lukab. Pagkatapos ay masigla niyang inihagis ito sa funnel. Dinidirekta ng cuttlefish ang funnel tube pabalik o sa gilid. Ang paggalaw ay maaaring isagawa sa iba't ibang direksyon.
Ang paraan na ginagamit ng salpa
Nakaka-curious din ang paraan na ginagamit ng salpa. Ito ang pangalan ng hayop sa dagat na may transparent na katawan. Kapag gumagalaw, kumukuha ang salpa sa tubig gamit ang front opening. Ang tubig ay nagtatapos sa isang malawak na lukab, at ang mga hasang ay matatagpuan sa pahilis sa loob nito. Ang butas ay nagsasara kapag ang salpa ay umiinom ng malaking tubig. Ang mga transverse at longitudinal na mga kalamnan nito ay nagkontrata, na pinipiga ang buong katawan ng hayop. Ang tubig ay itinutulak palabas sa likurang butas. Umuusad ang hayop dahil sa reaksyon ng umaagos na jet.
Mga pusit - "mga buhay na torpedo"
Marahil ang pinaka-kagiliw-giliw na bagay ay ang jet engine na mayroon ang pusit. Ang hayop na ito ay itinuturing na pinakamalaking kinatawan ng mga invertebrates, na naninirahan sa napakalalim na karagatan. Sa jet navigation, nakamit ng mga pusit ang tunay na pagiging perpekto. Maging ang katawan ng mga hayop na ito ay kahawig ng isang rocket sa panlabas nitong hugis. O sa halip, kinopya ng rocket na ito ang pusit, dahil ang pusit ang may hindi mapag-aalinlanganang primacy sa bagay na ito. Kung kailangan nitong gumalaw nang dahan-dahan, ang hayop ay gumagamit ng isang malaking hugis-brilyante na palikpik para dito, na yumuko paminsan-minsan. Kung kailangan ang isang mabilis na paghagis, isang jet engine ang sasagipin.
Ang katawan ng mollusk ay napapalibutan sa lahat ng panig ng isang mantle - tissue ng kalamnan. Halos kalahati ng kabuuang dami ng katawan ng hayop ay ang dami ng lukab nito. Ginagamit ng pusit ang cavity ng mantle para gumalaw sa pamamagitan ng pagsipsip ng tubig sa loob nito. Pagkatapos ay matalas niyang itinapon ang nakolektang agos ng tubig sa isang makitid na nozzle. Bilang resulta nito, tumutulak ito pabalik sa mataas na bilis. Kasabay nito, tinupi ng pusit ang lahat ng 10 galamay sa isang buhol sa itaas ng ulo nito upang makakuha ng isang streamline na hugis. Ang nozzle ay naglalaman ng isang espesyal na balbula, at ang mga kalamnan ng hayop ay maaaring paikutin ito. Kaya, nagbabago ang direksyon ng paggalaw.
Kahanga-hangang bilis ng pusit
Dapat sabihin na ang makina ng pusit ay napakatipid. Ang bilis na kayang abutin nito ay maaaring umabot sa 60-70 km/h. Naniniwala pa nga ang ilang mananaliksik na maaari itong umabot ng hanggang 150 km/h. Tulad ng makikita mo, ang pusit ay hindi tinatawag na "buhay na torpedo" para sa wala. Maaari itong lumiko sa nais na direksyon, baluktot ang mga galamay nito na nakatiklop sa isang bundle pababa, pataas, pakaliwa o pakanan.
Paano kinokontrol ng pusit ang paggalaw?
Dahil napakalaki ng manibela kumpara sa laki ng mismong hayop, sapat na ang kaunting paggalaw ng manibela para madaling maiwasan ng pusit ang banggaan ng isang balakid, kahit na gumagalaw sa pinakamataas na bilis. Kung paikutin mo ito, agad na susugod ang hayop reverse side. Ang pusit ay yumuko sa dulo ng funnel pabalik at, bilang isang resulta, maaaring mag-slide muna ang ulo. Kung ibaluktot niya ito sa kanan, siya ay itatapon sa kaliwa ng jet thrust. Gayunpaman, kapag kinakailangan na lumangoy nang mabilis, ang funnel ay palaging matatagpuan nang direkta sa pagitan ng mga galamay. Sa kasong ito, ang hayop ay unang sumugod sa buntot, tulad ng pagtakbo ng isang mabilis na gumagalaw na crayfish kung ito ay may liksi ng isang magkakarera.
Kapag hindi na kailangang magmadali, lumalangoy ang cuttlefish at pusit, na umaalon sa kanilang mga palikpik. Ang mga maliliit na alon ay tumatakbo sa kanila mula sa harap hanggang sa likod. Ang pusit at cuttlefish ay maganda ang glide. Paminsan-minsan lang nilang itinutulak ang kanilang sarili sa pamamagitan ng agos ng tubig na lumalabas mula sa ilalim ng kanilang mantle. Ang mga indibidwal na pagkabigla na natatanggap ng mollusk sa panahon ng pagsabog ng mga jet ng tubig ay malinaw na nakikita sa gayong mga sandali.
Lumilipad na pusit
Ang ilang mga cephalopod ay may kakayahang magpabilis ng hanggang 55 km/h. Tila walang nakagawa ng mga direktang sukat, ngunit maaari tayong magbigay ng gayong pigura batay sa hanay at bilis ng mga lumilipad na pusit. May mga ganyan pala. Ang Stenoteuthis squid ay ang pinakamahusay na piloto sa lahat ng mga mollusk. Tinatawag itong flying squid (flying squid). Ang hayop na ito, ang larawan kung saan ipinakita sa itaas, ay walang malalaking sukat, halos kasing laki ng herring. Mabilis nitong hinahabol ang mga isda kaya madalas itong tumatalon palabas ng tubig, na parang pana sa ibabaw nito. Ginagamit din niya ang trick na ito kapag siya ay nasa panganib mula sa mga mandaragit - mackerel at tuna. Sa pagkakaroon ng maximum na jet thrust sa tubig, ang pusit ay naglulunsad sa hangin at pagkatapos ay lumilipad ng higit sa 50 metro sa itaas ng mga alon. Kapag ito ay lumipad, ito ay napakataas na ang madalas na paglipad ng mga pusit ay napupunta sa mga deck ng mga barko. Ang taas na 4-5 metro ay hindi nangangahulugang isang tala para sa kanila. Minsan ang mga lumilipad na pusit ay lumilipad nang mas mataas.
Dr. Rees, isang mananaliksik ng shellfish mula sa Great Britain, sa kanyang artikulong siyentipiko inilarawan ang isang kinatawan ng mga hayop na ito, na ang haba ng katawan ay 16 cm lamang. Gayunpaman, nagawa niyang lumipad sa isang patas na distansya sa himpapawid, pagkatapos ay nakarating siya sa tulay ng yate. At ang taas ng tulay na ito ay halos 7 metro!
May mga pagkakataon na ang isang barko ay sinasalakay ng maraming lumilipad na pusit nang sabay-sabay. Si Trebius Niger, isang sinaunang manunulat, ay minsang nagkuwento ng isang malungkot na kuwento tungkol sa isang barko na tila hindi nakayanan ang bigat ng mga hayop sa dagat na ito at lumubog. Kapansin-pansin, ang mga pusit ay nakakapag-alis kahit na walang acceleration.
Lumilipad na mga octopus
May kakayahan ding lumipad ang mga pugita. Si Jean Verani, isang French naturalist, ay pinanood ang isa sa kanila na bumibilis sa kanyang aquarium at pagkatapos ay biglang tumalon mula sa tubig. Inilarawan ng hayop ang isang arko na humigit-kumulang 5 metro sa hangin at pagkatapos ay bumagsak sa aquarium. Ang octopus, na nakakakuha ng bilis na kinakailangan para sa pagtalon, ay lumipat hindi lamang salamat sa jet thrust. Sumagwan din ito gamit ang mga galamay. Ang mga octopus ay baggy, kaya't lumalangoy sila nang mas masahol kaysa sa mga pusit, ngunit sa mga kritikal na sandali ang mga hayop na ito ay maaaring magbigay ng simula sa mga pinakamahusay na sprinter. Nais ng mga manggagawa sa California Aquarium na kumuha ng larawan ng isang octopus na umaatake sa isang alimango. Gayunpaman, ang octopus, na nagmamadali sa kanyang biktima, ay nakabuo ng isang bilis na ang mga litrato, kahit na gumagamit ng isang espesyal na mode, ay naging malabo. Nangangahulugan ito na ang paghagis ay tumagal lamang ng isang bahagi ng isang segundo!
Gayunpaman, ang mga octopus ay karaniwang lumangoy nang medyo mabagal. Natuklasan ng siyentipikong si Joseph Seinl, na nag-aral ng paglilipat ng mga octopus, na ang octopus, na ang laki ay 0.5 m, ay lumalangoy sa average na bilis na mga 15 km/h. Ang bawat jet ng tubig na itatapon niya sa funnel ay nagpapakilos sa kanya pasulong (mas tiyak, paatras, dahil lumalangoy siya nang paatras) nang mga 2-2.5 m.
"Squirting pipino"
Ang reaktibong paggalaw sa kalikasan at teknolohiya ay maaaring isaalang-alang gamit ang mga halimbawa mula sa mundo ng halaman upang ilarawan ito. Ang isa sa pinakatanyag ay ang mga hinog na bunga ng tinatawag na Sila ay tumalbog sa tangkay sa kaunting hawakan. Pagkatapos, mula sa nagresultang butas, isang espesyal na malagkit na likido na naglalaman ng mga buto ay ibinubuhos nang may matinding puwersa. Ang pipino mismo ay lumilipad sa kabaligtaran na direksyon sa layo na hanggang 12 m.
Batas ng konserbasyon ng momentum
Talagang dapat mong pag-usapan ito kapag isinasaalang-alang ang jet motion sa kalikasan at teknolohiya. Ang kaalaman sa batas ng konserbasyon ng momentum ay nagpapahintulot sa atin na baguhin, sa partikular, ang sarili nating bilis ng paggalaw kung tayo ay nasa open space. Halimbawa, nakaupo ka sa isang bangka at may dala kang ilang bato. Kung itatapon mo ang mga ito sa isang tiyak na direksyon, ang bangka ay lilipat sa kabilang direksyon. Nalalapat din ang batas na ito sa kalawakan. Gayunpaman, para sa layuning ito ginagamit nila
Anong iba pang mga halimbawa ng jet propulsion ang mapapansin sa kalikasan at teknolohiya? Napakahusay na inilarawan sa halimbawa ng isang baril.
Tulad ng alam mo, ang isang shot mula dito ay palaging sinamahan ng pag-urong. Sabihin nating ang bigat ng bala ay katumbas ng bigat ng baril. Sa kasong ito, lilipad sila sa parehong bilis. Ang pag-urong ay nangyayari dahil ang isang reaktibong puwersa ay nilikha, dahil mayroong isang itinapon na masa. Salamat sa puwersang ito, ang paggalaw ay natiyak kapwa sa walang hangin na espasyo at sa himpapawid. Kung mas malaki ang bilis at masa ng mga umaagos na gas, mas malaki ang puwersa ng pag-urong na nararamdaman ng ating balikat. Alinsunod dito, mas malakas ang reaksyon ng baril, mas mataas ang puwersa ng reaksyon.
Mga pangarap na lumipad sa kalawakan
Ang jet propulsion sa kalikasan at teknolohiya ay pinagmumulan ng mga bagong ideya para sa mga siyentipiko sa loob ng maraming taon. Sa loob ng maraming siglo, pinangarap ng sangkatauhan na lumipad sa kalawakan. Ang paggamit ng jet propulsion sa kalikasan at teknolohiya, dapat itong ipagpalagay, ay hindi nangangahulugang naubos ang sarili nito.
At nagsimula ang lahat sa isang panaginip. Inalok kami ng mga manunulat ng science fiction ilang siglo na ang nakalilipas iba't ibang paraan kung paano makamit ang ninanais na layunin. Noong ika-17 siglo, si Cyrano de Bergerac, isang manunulat na Pranses, ay lumikha ng isang kuwento tungkol sa isang paglipad patungo sa buwan. Naabot ng kanyang bayani ang satellite ng Earth gamit ang isang bakal na kariton. Patuloy siyang naghagis ng isang malakas na magnet sa istrakturang ito. Ang karwahe, na naakit sa kanya, ay tumaas nang mas mataas at mas mataas sa ibabaw ng Earth. Sa kalaunan ay naabot niya ang buwan. Ang isa pang sikat na karakter, si Baron Munchausen, ay umakyat sa buwan gamit ang tangkay ng buto.
Siyempre, sa oras na iyon ay kaunti ang nalalaman tungkol sa kung paano ang paggamit ng jet propulsion sa kalikasan at teknolohiya ay maaaring gawing mas madali ang buhay. Ngunit ang paglipad ng magarbong tiyak na nagbukas ng mga bagong abot-tanaw.
Sa daan patungo sa isang pambihirang pagtuklas
Sa China sa pagtatapos ng 1st millennium AD. e. nag-imbento ng jet propulsion para magpalakas ng mga rocket. Ang huli ay simpleng mga tubo ng kawayan na puno ng pulbura. Ang mga rocket na ito ay inilunsad para sa kasiyahan. Ang jet engine ay ginamit sa isa sa mga unang disenyo ng sasakyan. Ang ideyang ito ay pag-aari ni Newton.
Naisip din ni N.I. kung paano umusbong ang jet motion sa kalikasan at teknolohiya. Kibalchich. Ito ay isang rebolusyonaryong Ruso, ang may-akda ng unang proyekto ng isang jet aircraft, na nilayon para sa paglipad ng tao. Ang rebolusyonaryo, sa kasamaang-palad, ay pinatay noong Abril 3, 1881. Inakusahan si Kibalchich na lumahok sa pagtatangkang pagpatay kay Alexander II. Nasa bilangguan na, habang hinihintay ang pagpapatupad ng sentensiya ng kamatayan, ipinagpatuloy niya ang pag-aaral ng isang kawili-wiling kababalaghan tulad ng jet motion sa kalikasan at teknolohiya, na nangyayari kapag ang bahagi ng isang bagay ay pinaghiwalay. Bilang resulta ng mga pananaliksik na ito, binuo niya ang kanyang proyekto. Isinulat ni Kibalchich na ang ideyang ito ay sumusuporta sa kanya sa kanyang posisyon. Handa siyang harapin nang mahinahon ang kanyang kamatayan, alam na siya ay gayon mahalagang pagtuklas hindi mamamatay kasama niya.
Pagpapatupad ng ideya ng paglipad sa kalawakan
Ang pagpapakita ng jet propulsion sa kalikasan at teknolohiya ay patuloy na pinag-aralan ni K. E. Tsiolkovsky (ang kanyang larawan ay ipinakita sa itaas). Sa simula ng ika-20 siglo, iminungkahi ng mahusay na siyentipikong Ruso na ito ang ideya ng paggamit ng mga rocket para sa mga flight sa kalawakan. Ang kanyang artikulo sa isyung ito ay lumabas noong 1903. Nagpakita ito ng mathematical equation na naging pinakamahalaga para sa astronautics. Ito ay kilala sa ating panahon bilang "Tsiolkovsky formula". Inilarawan ng equation na ito ang paggalaw ng isang katawan na may variable na masa. Sa kanyang karagdagang mga gawa, ipinakita niya ang isang diagram ng isang rocket engine na tumatakbo sa likidong gasolina. Si Tsiolkovsky, na pinag-aaralan ang paggamit ng jet propulsion sa kalikasan at teknolohiya, ay bumuo ng isang multi-stage na disenyo ng rocket. Nakaisip din siya ng posibilidad na lumikha ng buong kalawakan na mga lungsod sa low-Earth orbit. Ito ang mga natuklasan ng siyentipiko habang pinag-aaralan ang jet propulsion sa kalikasan at teknolohiya. Ang mga rocket, tulad ng ipinakita ni Tsiolkovsky, ay ang tanging mga aparato na maaaring magtagumpay sa isang rocket. Tinukoy niya ito bilang isang mekanismo na may jet engine na gumagamit ng gasolina at oxidizer na matatagpuan dito. Binabago ng device na ito ang kemikal na enerhiya ng gasolina, na nagiging kinetic energy ng gas jet. Ang rocket mismo ay nagsisimulang lumipat sa kabaligtaran ng direksyon.
Sa wakas, ang mga siyentipiko, na pinag-aralan ang reaktibong paggalaw ng mga katawan sa kalikasan at teknolohiya, ay nagpatuloy sa pagsasanay. Isang malakihang gawain ang naghihintay upang maisakatuparan ang matagal nang pangarap ng sangkatauhan. At isang pangkat ng mga siyentipikong Sobyet, na pinamumunuan ng Academician S.P. Korolev, ay nakayanan ito. Napagtanto niya ang ideya ni Tsiolkovsky. Ang unang artipisyal na satellite ng ating planeta ay inilunsad sa USSR noong Oktubre 4, 1957. Naturally, isang rocket ang ginamit.
Si Yu. A. Gagarin (nakalarawan sa itaas) ay ang taong nagkaroon ng karangalan na maging unang lumipad sa kalawakan. Ang mahalagang kaganapang ito para sa mundo ay naganap noong Abril 12, 1961. Lumipad si Gagarin sa buong mundo sa Vostok satellite. Ang USSR ay ang unang estado na ang mga rocket ay umabot sa Buwan, lumipad sa paligid nito at nakuhanan ng larawan ang panig na hindi nakikita mula sa Earth. Bilang karagdagan, ang mga Ruso ang bumisita sa Venus sa unang pagkakataon. Nagdala sila ng mga instrumentong pang-agham sa ibabaw ng planetang ito. Ang American astronaut na si Neil Armstrong ang unang taong lumakad sa ibabaw ng Buwan. Nakarating siya dito noong Hulyo 20, 1969. Noong 1986, ang Vega 1 at Vega 2 (mga barkong kabilang sa USSR) ay nag-explore sa malapit na Halley's Comet, na lumalapit sa Araw nang isang beses lamang bawat 76 taon. Nagpapatuloy ang paggalugad sa kalawakan...
Tulad ng nakikita mo, ang pisika ay isang napakahalaga at kapaki-pakinabang na agham. Ang jet propulsion sa kalikasan at teknolohiya ay isa lamang sa mga kawili-wiling isyu na tinatalakay dito. At ang mga tagumpay ng agham na ito ay napaka, napakahalaga.
Paano ginagamit ang jet propulsion sa kalikasan at teknolohiya ngayon
Sa pisika, ang mga partikular na mahahalagang pagtuklas ay ginawa sa huling ilang siglo. Habang ang kalikasan ay nananatiling halos hindi nagbabago, ang teknolohiya ay umuunlad sa mabilis na bilis. Sa ngayon, ang prinsipyo ng jet propulsion ay malawakang ginagamit hindi lamang ng iba't ibang hayop at halaman, kundi pati na rin sa astronautics at aviation. Sa kalawakan ay walang daluyan na maaaring gamitin ng isang katawan upang makipag-ugnayan upang baguhin ang laki at direksyon ng bilis nito. Kaya naman ang mga rocket lang ang magagamit para lumipad sa walang hangin na kalawakan.
Ngayon, ang jet propulsion ay aktibong ginagamit sa pang-araw-araw na buhay, kalikasan at teknolohiya. Ito ay hindi na isang misteryo tulad ng dati. Gayunpaman, ang sangkatauhan ay hindi dapat tumigil doon. Ang mga bagong abot-tanaw ay nasa unahan. Gusto kong maniwala na ang paggalaw ng jet sa kalikasan at teknolohiya, na maikling inilarawan sa artikulo, ay magbibigay inspirasyon sa isang tao na gumawa ng mga bagong pagtuklas.
Jet propulsion sa kalikasan at teknolohiya
ABSTRAK SA PISIKA
Pagpapaandar ng jet- paggalaw na nangyayari kapag ang anumang bahagi nito ay nahiwalay sa katawan sa isang tiyak na bilis.
Ang reaktibong puwersa ay nangyayari nang walang anumang pakikipag-ugnayan sa mga panlabas na katawan.
Application ng jet propulsion sa kalikasan
Marami sa atin sa ating buhay ang nakatagpo ng dikya habang lumalangoy sa dagat. Sa anumang kaso, mayroong sapat sa kanila sa Black Sea. Ngunit ilang mga tao ang nag-isip na ang dikya ay gumagamit din ng jet propulsion upang lumipat. Bilang karagdagan, ito ay kung paano gumagalaw ang dragonfly larvae at ilang species ng marine plankton. At kadalasan ang kahusayan ng mga marine invertebrate na hayop kapag gumagamit ng jet propulsion ay mas mataas kaysa sa mga teknolohikal na imbensyon.
Ang jet propulsion ay ginagamit ng maraming mollusk - mga octopus, pusit, cuttlefish. Halimbawa, ang isang sea scallop mollusk ay umuusad dahil sa reaktibong puwersa ng isang stream ng tubig na itinapon palabas ng shell sa panahon ng isang matalim na compression ng mga balbula nito.
Pugita
Puti
Ang cuttlefish, tulad ng karamihan sa mga cephalopod, ay gumagalaw sa tubig sa sumusunod na paraan. Siya ay kumukuha ng tubig sa gill cavity sa pamamagitan ng isang side slit at isang espesyal na funnel sa harap ng katawan, at pagkatapos ay masiglang naglalabas ng isang stream ng tubig sa pamamagitan ng funnel. Dinidirekta ng cuttlefish ang funnel tube sa gilid o likod at, mabilis na pinipiga ang tubig mula dito, maaaring lumipat sa iba't ibang direksyon.
Ang salpa ay isang hayop sa dagat na may isang transparent na katawan; kapag gumagalaw, tumatanggap ito ng tubig sa pamamagitan ng pagbubukas sa harap, at ang tubig ay pumapasok sa isang malawak na lukab, sa loob kung saan ang mga hasang ay nakaunat nang pahilis. Sa sandaling uminom ng malaking tubig ang hayop, magsasara ang butas. Pagkatapos ay ang mga longhitudinal at transverse na kalamnan ng salp ay nagkontrata, ang buong katawan ay nagkontrata, at ang tubig ay itinutulak palabas sa posterior opening. Ang reaksyon ng tumakas na jet ay nagtulak sa salpa pasulong.
Ang jet engine ng pusit ang pinaka-interesante. Ang pusit ay ang pinakamalaking invertebrate na naninirahan sa kalaliman ng karagatan. Umabot na ang mga pusit pinakamataas na pagiging perpekto sa reaktibong nabigasyon. Kahit na ang kanilang katawan, kasama ang mga panlabas na anyo nito, ay kinokopya ang rocket (o mas mainam na sabihin, ang rocket ay kinokopya ang pusit, dahil ito ay may hindi mapag-aalinlanganang priyoridad sa bagay na ito). Kapag mabagal ang paggalaw, ang pusit ay gumagamit ng malaking palikpik na hugis diyamante na panaka-nakang yumuyuko. Gumagamit ito ng jet engine para mabilis na magtapon. Kalamnan- ang mantle ay pumapalibot sa katawan ng mollusk sa lahat ng panig, ang dami ng lukab nito ay halos kalahati ng dami ng katawan ng pusit. Ang hayop ay sumisipsip ng tubig sa loob ng mantle cavity, at pagkatapos ay matalas na itinapon ang isang stream ng tubig sa pamamagitan ng isang makitid na nozzle at gumagalaw paatras na may mataas na bilis ng pagtulak. Kasabay nito, ang lahat ng sampung galamay ng pusit ay natipon sa isang buhol sa itaas ng ulo nito, at ito ay tumatagal sa isang streamline na hugis. Ang nozzle ay nilagyan ng isang espesyal na balbula, at ang mga kalamnan ay maaaring paikutin ito, binabago ang direksyon ng paggalaw. Ang makina ng pusit ay napakatipid, ito ay may kakayahang umabot sa bilis na hanggang 60 - 70 km/h. (Naniniwala ang ilang mananaliksik na kahit hanggang 150 km/h!) Hindi kataka-taka na ang pusit ay tinatawag na "buhay na torpedo." Sa pamamagitan ng pagyuko ng mga naka-bundle na galamay sa kanan, kaliwa, pataas o pababa, lumiliko ang pusit sa isang direksyon o sa iba pa. Dahil ang naturang manibela ay napakalaki kumpara sa mismong hayop, ang bahagyang paggalaw nito ay sapat na para sa pusit, kahit na sa buong bilis, upang madaling makaiwas sa isang banggaan sa isang balakid. Isang matalim na pagliko ng manibela - at ang manlalangoy ay nagmamadali sa kabilang direksyon. Kaya't binaluktot niya ang dulo ng funnel pabalik at ngayon ay nag-slide muna sa ulo. Binaluktot niya ito sa kanan - at inihagis siya ng jet push sa kaliwa. Ngunit kapag kailangan mong lumangoy nang mabilis, ang funnel ay laging lumalabas mismo sa pagitan ng mga galamay, at ang pusit ay unang sumusugod sa buntot, tulad ng isang crayfish na tumakbo - isang mabilis na walker na pinagkalooban ng liksi ng isang magkakarera.
Kung hindi na kailangang magmadali, ang mga pusit at cuttlefish ay lumalangoy na may maalon na mga palikpik - ang mga maliliit na alon ay tumatakbo sa kanila mula sa harap hanggang sa likod, at ang hayop ay gumagalaw nang maganda, paminsan-minsan ay itinutulak ang sarili sa pamamagitan ng isang stream ng tubig na itinapon mula sa ilalim ng mantle. Pagkatapos ang mga indibidwal na shocks na natatanggap ng mollusk sa sandali ng pagsabog ng mga water jet ay malinaw na nakikita. Ang ilang cephalopod ay maaaring umabot sa bilis na hanggang limampu't limang kilometro kada oras. Tila walang nakagawa ng direktang mga sukat, ngunit maaari itong hatulan sa bilis at hanay ng paglipad ng mga lumilipad na pusit. At ang mga octopus pala ay may ganitong mga talento sa kanilang pamilya! Ang pinakamahusay na piloto sa mga mollusk ay ang pusit Stenoteuthis. Tinatawag itong flying squid ng mga English sailors (“flying squid”). Ito ay isang maliit na hayop na halos kasing laki ng herring. Hinahabol nito ang mga isda nang napakabilis na madalas itong tumatalon palabas ng tubig, na nagsusumigaw sa ibabaw nito na parang palaso. Ginamit niya ang trick na ito upang iligtas ang kanyang buhay mula sa mga mandaragit - tuna at mackerel. Nagkakaroon ng maximum na jet thrust sa tubig, ang pilot squid ay lumipad sa hangin at lumilipad sa ibabaw ng mga alon nang higit sa limampung metro. Ang apogee ng paglipad ng isang buhay na rocket ay napakataas sa ibabaw ng tubig kung kaya't ang mga lumilipad na pusit ay kadalasang napupunta sa mga deck ng mga barkong dumadaan sa karagatan. Ang apat hanggang limang metro ay hindi isang talaang taas kung saan ang mga pusit ay tumaas sa kalangitan. Minsan sila ay lumilipad nang mas mataas.
Ang English mollusk researcher na si Dr. Rees ay inilarawan sa isang siyentipikong artikulo ang isang pusit (16 sentimetro lamang ang haba), na, na lumipad sa isang patas na distansya sa hangin, ay nahulog sa tulay ng isang yate, na tumaas ng halos pitong metro sa ibabaw ng tubig.
Nangyayari na maraming lumilipad na pusit ang nahuhulog sa barko sa isang kumikinang na kaskad. Ang sinaunang manunulat na si Trebius Niger ay minsang nagkuwento ng isang malungkot na kuwento tungkol sa isang barkong lumubog umano sa bigat ng mga lumilipad na pusit na nahulog sa kubyerta nito. Ang mga pusit ay maaaring lumipad nang walang acceleration.
Ang mga pugita ay maaari ding lumipad. Nakita ng French naturalist na si Jean Verani kung paano bumilis ang isang ordinaryong octopus sa isang aquarium at biglang tumalon palabas ng tubig pabalik. Nang mailarawan ang isang arko na halos limang metro ang haba sa hangin, bumalik siya sa aquarium. Nang tumalon ang pugita, ang pugita ay gumagalaw hindi lamang dahil sa jet thrust, ngunit nakasagwan din kasama ang mga galamay nito.
Ang mga baggy octopus ay lumalangoy, siyempre, mas masahol pa kaysa sa mga pusit, ngunit sa mga kritikal na sandali maaari silang magpakita ng isang klase ng rekord para sa pinakamahusay na mga sprinter. Sinubukan ng mga tauhan ng California Aquarium na kunan ng larawan ang isang octopus na umaatake sa isang alimango. Ang octopus ay sumugod sa biktima nito nang napakabilis na ang pelikula, kahit na ang paggawa ng pelikula sa pinakamataas na bilis, ay palaging naglalaman ng grasa. Nangangahulugan ito na ang paghagis ay tumagal ng daan-daang segundo! Karaniwan, ang mga octopus ay lumalangoy nang medyo mabagal. Si Joseph Seinl, na nag-aral ng paglilipat ng mga octopus, ay kinakalkula: ang isang octopus na kalahating metro ang laki ay lumalangoy sa dagat sa average na bilis na humigit-kumulang labinlimang kilometro bawat oras. Ang bawat jet ng tubig na itinapon palabas ng funnel ay itinutulak ito pasulong (o sa halip, paatras, dahil ang octopus ay lumalangoy paatras) dalawa hanggang dalawa at kalahating metro.
Ang jet motion ay matatagpuan din sa mundo ng halaman. Halimbawa, ang mga hinog na bunga ng "baliw na pipino", na may kaunting pagpindot, tumalbog sa tangkay, at isang malagkit na likido na may mga buto ay pilit na itinatapon mula sa nagresultang butas. Ang pipino mismo ay lumilipad sa kabaligtaran na direksyon hanggang sa 12 m.
Alam ang batas ng konserbasyon ng momentum, maaari mong baguhin ang iyong sariling bilis ng paggalaw sa open space. Kung ikaw ay nasa isang bangka at mayroon kang maraming mabibigat na bato, kung gayon ang paghagis ng mga bato sa isang tiyak na direksyon ay maglilipat sa iyo sa kabilang direksyon. Ganoon din ang mangyayari sa outer space, ngunit doon ay gumagamit sila ng mga jet engine para dito.
Alam ng lahat na ang isang putok mula sa isang baril ay sinamahan ng pag-urong. Kung ang bigat ng bala ay katumbas ng bigat ng baril, magkakahiwalay sila sa parehong bilis. Nangyayari ang pag-urong dahil ang ibinubog na masa ng mga gas ay lumilikha ng isang reaktibong puwersa, salamat sa kung saan ang paggalaw ay maaaring matiyak kapwa sa hangin at sa walang hangin na espasyo. At kung mas malaki ang masa at bilis ng mga umaagos na gas, mas malaki ang puwersa ng pag-urong na nararamdaman ng ating balikat, mas malakas ang reaksyon ng baril, mas malaki ang puwersang reaktibo.
Application ng jet propulsion sa teknolohiya
Sa loob ng maraming siglo, pinangarap ng sangkatauhan ang paglipad sa kalawakan. Ang mga manunulat ng science fiction ay nagmungkahi ng iba't ibang paraan upang makamit ang layuning ito. Noong ika-17 siglo, lumitaw ang isang kuwento ng Pranses na manunulat na si Cyrano de Bergerac tungkol sa isang paglipad patungo sa buwan. Ang bayani ng kuwentong ito ay nakarating sa Buwan sa isang bakal na kariton, kung saan siya ay patuloy na naghagis ng isang malakas na magnet. Naakit sa kanya, ang kariton ay tumaas nang pataas ng pataas sa ibabaw ng Lupa hanggang sa umabot ito sa Buwan. At sinabi ni Baron Munchausen na umakyat siya sa buwan kasama ang tangkay ng bean.
Sa pagtatapos ng unang milenyo AD, naimbento ng China ang jet propulsion, na nagpapagana ng mga rocket - mga tubo ng kawayan na puno ng pulbura, ginamit din sila bilang kasiyahan. Isa sa mga unang proyekto ng kotse ay mayroon ding jet engine at ang proyektong ito ay pagmamay-ari ni Newton
Ang may-akda ng unang proyekto sa mundo ng isang jet aircraft na inilaan para sa paglipad ng tao ay ang Russian revolutionary N.I. Kibalchich. Siya ay pinatay noong Abril 3, 1881 para sa kanyang pakikilahok sa pagtatangkang pagpatay kay Emperador Alexander II. Binuo niya ang kanyang proyekto sa bilangguan pagkatapos mahatulan ng kamatayan. Sumulat si Kibalchich: “Habang nakakulong, ilang araw bago ako mamatay, isinusulat ko ang proyektong ito. Naniniwala ako sa pagiging posible ng aking ideya, at ang pananampalatayang ito ay sumusuporta sa akin sa aking kakila-kilabot na sitwasyon... Mahinahon kong haharapin ang kamatayan, batid na ang aking ideya ay hindi mamamatay kasama ko.”
Ang ideya ng paggamit ng mga rocket para sa mga flight sa kalawakan ay iminungkahi sa simula ng siglong ito ng siyentipikong Ruso na si Konstantin Eduardovich Tsiolkovsky. Noong 1903, isang artikulo ng guro ng Kaluga gymnasium na si K.E. ay lumabas sa print. Tsiolkovsky "Paggalugad ng mga espasyo sa mundo gamit ang mga reaktibong instrumento." Ang gawaing ito ay naglalaman ng pinakamahalagang mathematical equation para sa astronautics, na kilala ngayon bilang "Tsiolkovsky formula," na naglalarawan sa paggalaw ng isang katawan ng variable na masa. Kasunod nito, bumuo siya ng isang disenyo para sa isang likidong gasolina na rocket engine, nagmungkahi ng isang multi-stage na disenyo ng rocket, at nagpahayag ng ideya ng posibilidad na lumikha ng buong kalawakan na mga lungsod sa low-Earth orbit. Ipinakita niya na ang tanging aparato na may kakayahang pagtagumpayan ang grabidad ay isang rocket, i.e. isang device na may jet engine na gumagamit ng gasolina at oxidizer na matatagpuan sa mismong device.
Jet engine ay isang makina na nagko-convert ng kemikal na enerhiya ng gasolina sa kinetic energy ng isang gas jet, habang ang makina ay nakakakuha ng bilis sa kabaligtaran ng direksyon.
Ang ideya ng K.E. Tsiolkovsky ay ipinatupad ng mga siyentipikong Sobyet sa ilalim ng pamumuno ni Academician Sergei Pavlovich Korolev. Ang unang artipisyal na Earth satellite sa kasaysayan ay inilunsad sa pamamagitan ng rocket sa Unyong Sobyet noong Oktubre 4, 1957.
Ang prinsipyo ng jet propulsion ay nakakahanap ng malawak na praktikal na aplikasyon sa aviation at astronautics. Sa kalawakan ay walang daluyan kung saan ang isang katawan ay maaaring makipag-ugnayan at sa gayon ay baguhin ang direksyon at magnitude ng bilis nito, samakatuwid tanging jet aircraft, i.e., rockets, ang maaaring gamitin para sa mga flight sa kalawakan.
Rocket device
Ang paggalaw ng isang rocket ay batay sa batas ng konserbasyon ng momentum. Kung sa isang punto ng oras ang anumang katawan ay itinapon palayo sa rocket, ito ay makakakuha ng parehong salpok, ngunit nakadirekta sa kabaligtaran ng direksyon.
Anumang rocket, anuman ang disenyo nito, ay laging may shell at gasolina na may oxidizer. Kasama sa rocket shell ang payload (sa sa kasong ito ito ay isang sasakyang pangalangaang), ang kompartimento ng instrumento at ang makina (combustion chamber, mga bomba, atbp.).
Ang pangunahing masa ng rocket ay gasolina na may isang oxidizer (ang oxidizer ay kinakailangan upang mapanatili ang pagkasunog ng gasolina, dahil walang oxygen sa espasyo).
Ang gasolina at oxidizer ay ibinibigay sa combustion chamber gamit ang mga bomba. Kapag nasusunog ang gasolina, ito ay nagiging mataas na temperatura na gas at mataas na presyon. Dahil sa malaking pagkakaiba ng presyon sa combustion chamber at sa outer space, ang mga gas mula sa combustion chamber ay dumadaloy palabas sa isang malakas na jet sa pamamagitan ng isang espesyal na hugis na socket na tinatawag na nozzle. Ang layunin ng nozzle ay upang mapataas ang bilis ng jet.
Bago ang paglulunsad ng rocket, ang momentum nito ay zero. Bilang resulta ng interaksyon ng gas sa combustion chamber at lahat ng iba pang bahagi ng rocket, ang gas na tumatakas sa nozzle ay tumatanggap ng ilang salpok. Pagkatapos ang rocket ay isang saradong sistema, at ang kabuuang momentum nito ay dapat na zero pagkatapos ng paglunsad. Samakatuwid, ang buong shell ng rocket na nasa loob nito ay tumatanggap ng isang salpok na katumbas ng magnitude sa salpok ng gas, ngunit kabaligtaran sa direksyon.
Ang pinaka-napakalaking bahagi ng rocket, na nilayon para sa paglulunsad at pagpapabilis ng buong rocket, ay tinatawag na unang yugto. Kapag ang unang napakalaking yugto ng isang multi-stage na rocket ay naubos ang lahat ng mga reserbang gasolina nito sa panahon ng acceleration, ito ay naghihiwalay. Ang karagdagang acceleration ay ipinagpatuloy ng pangalawa, hindi gaanong napakalaking yugto, at nagdaragdag ito ng higit pang bilis sa bilis na dati nang nakamit sa tulong ng unang yugto, at pagkatapos ay naghihiwalay. Ang ikatlong yugto ay patuloy na nagpapataas ng bilis sa kinakailangang halaga at naghahatid ng payload sa orbit.
Ang unang taong lumipad sa kalawakan ay isang mamamayan Uniong Sobyet Yuri Alekseyevich Gagarin. Abril 12, 1961 Inikot niya ang globo sa Vostok satellite.
Ang mga rocket ng Sobyet ang unang nakarating sa Buwan, umikot sa Buwan at kinunan ng larawan ang gilid nito na hindi nakikita mula sa Earth, at ang mga unang nakarating sa planetang Venus at naghatid ng mga instrumentong pang-agham sa ibabaw nito. Noong 1986, dalawang sasakyang pangkalawakan ng Sobyet, Vega 1 at Vega 2, ang malapit na nagsuri sa Halley's Comet, na lumalapit sa Araw minsan sa bawat 76 na taon.
Ang batas ng konserbasyon ng momentum ay may malaking kahalagahan kapag isinasaalang-alang ang jet motion.
Sa ilalim pagpapaandar ng jet maunawaan ang paggalaw ng isang katawan na nangyayari kapag ang ilang bahagi nito ay naghihiwalay sa isang tiyak na bilis na nauugnay dito, halimbawa, kapag ang mga produkto ng pagkasunog ay dumadaloy palabas sa nozzle ng isang jet aircraft. Sa kasong ito, ang tinatawag na Reaktibong puwersa tinutulak ang katawan.
Ang kakaiba ng reaktibong puwersa ay na ito ay lumitaw bilang isang resulta ng pakikipag-ugnayan sa pagitan ng mga bahagi ng system mismo nang walang anumang pakikipag-ugnayan sa mga panlabas na katawan.
Habang ang puwersa na nagbibigay ng acceleration, halimbawa, sa isang pedestrian, isang barko o isang eroplano, ay lumitaw lamang dahil sa pakikipag-ugnayan ng mga katawan na ito sa lupa, tubig o hangin.
Kaya, ang paggalaw ng isang katawan ay maaaring makuha bilang isang resulta ng daloy ng isang stream ng likido o gas.
Ang paggalaw ng jet sa kalikasan likas na pangunahin sa mga buhay na organismo na naninirahan sa isang aquatic na kapaligiran.
Sa teknolohiya, ang jet propulsion ay ginagamit sa transportasyon ng ilog (mga water jet engine), sa industriya ng automotive (mga karera ng kotse), sa mga gawaing militar, sa aviation at astronautics.
Ang lahat ng modernong high-speed na sasakyang panghimpapawid ay nilagyan ng mga jet engine, dahil... nagagawa nilang ibigay ang kinakailangang bilis ng paglipad.
Imposibleng gumamit ng mga makina maliban sa mga jet engine sa kalawakan, dahil walang suporta doon kung saan maaaring makamit ang acceleration.
Kasaysayan ng pag-unlad ng teknolohiya ng jet
Ang lumikha ng missile ng labanan ng Russia ay ang artilerya na siyentipiko na si K.I. Konstantinov. Tumimbang ng 80 kg, ang hanay ng paglipad ng rocket ni Konstantinov ay umabot sa 4 na km.
Ang ideya ng paggamit ng jet propulsion sa isang sasakyang panghimpapawid, ang proyekto ng isang jet aeronautical device, ay iniharap noong 1881 ni N.I. Kibalchich.
Noong 1903, ang sikat na physicist na si K.E. Pinatunayan ni Tsiolkovsky ang posibilidad ng paglipad sa interplanetary space at bumuo ng isang disenyo para sa unang rocket plane na may liquid-propellant na makina.
K.E. Si Tsiolkovsky ay nagdisenyo ng isang space rocket train na binubuo ng isang bilang ng mga rocket na nagpapatakbo nang salit-salit at nahuhulog habang naubos ang gasolina.
Mga prinsipyo ng jet engine
Ang batayan ng anumang jet engine ay ang combustion chamber, kung saan ang pagkasunog ng gasolina ay gumagawa ng mga gas na may napaka mataas na temperatura at pagbibigay ng presyon sa mga dingding ng silid. Ang mga gas ay tumakas mula sa isang makitid na rocket nozzle sa mataas na bilis at lumikha ng jet thrust. Alinsunod sa batas ng konserbasyon ng momentum, ang rocket ay nakakakuha ng bilis sa kabaligtaran ng direksyon.
Ang momentum ng system (mga produktong rocket-combustion) ay nananatiling zero. Dahil ang masa ng rocket ay bumababa, kahit na may pare-pareho ang bilis Habang umaagos ang mga gas, tataas ang bilis nito, unti-unting umaabot sa pinakamataas na halaga nito.
Ang paggalaw ng isang rocket ay isang halimbawa ng paggalaw ng isang katawan na may variable na masa. Upang kalkulahin ang bilis nito, ginagamit ang batas ng konserbasyon ng momentum.
Ang mga jet engine ay nahahati sa mga rocket engine at air-breathing engine.
Mga rocket engine Magagamit sa solid o likidong gasolina.
Sa solid fuel rocket engine, ang gasolina, na naglalaman ng parehong gasolina at oxidizer, ay pinipilit sa loob ng combustion chamber ng engine.
SA mga makina ng likidong jet, nilalayong tumakbo mga sasakyang pangkalawakan, ang gasolina at oxidizer ay nakaimbak nang hiwalay sa mga espesyal na tangke at ibinibigay sa silid ng pagkasunog gamit ang mga bomba. Maaari nilang gamitin ang kerosene, gasolina, alkohol, likidong hydrogen, atbp. bilang gasolina, at likidong oxygen, nitric acid, atbp. bilang ahente ng oxidizing na kinakailangan para sa pagkasunog.
Ang mga modernong three-stage space rocket ay inilunsad nang patayo, at pagkatapos na dumaan sa mga siksik na layer ng atmospera ay inililipat sila sa paglipad sa isang tiyak na direksyon. Ang bawat yugto ng rocket ay may sariling tangke ng gasolina at tangke ng oxidizer, pati na rin ang sarili nitong jet engine. Habang nasusunog ang gasolina, ang mga ginugol na yugto ng rocket ay itinatapon.
Mga jet engine kasalukuyang ginagamit pangunahin sa sasakyang panghimpapawid. Ang kanilang pangunahing pagkakaiba mula sa mga rocket engine ay ang oxidizer para sa fuel combustion ay oxygen mula sa hangin na pumapasok sa engine mula sa atmospera.
Kasama sa mga air-breathing engine ang mga turbocompressor engine na may parehong axial at centrifugal compressor.
Ang hangin sa naturang mga makina ay sinisipsip at pinipiga ng isang compressor na pinapatakbo ng isang gas turbine. Ang mga gas na umaalis sa combustion chamber ay lumikha ng reactive thrust at paikutin ang turbine rotor.
Sa napakataas na bilis ng paglipad, ang compression ng mga gas sa combustion chamber ay maaaring makamit dahil sa paparating na hangin. daloy ng hangin. Hindi na kailangan ng compressor.
