Реактивно движение в технологията, природата. Биофизика: реактивно задвижване в жива природа Проява на реактивно задвижване в природата

Не беше първият реактивен двигател в света. учените са наблюдавали и изследвали още преди експериментите на Нютон и до днес: Реактивно задвижванесамолет.

Спинър на чаплата

Осемстотинстотин години преди експериментите на Нютон първи пароструен двигателнаправено от прекрасен изобретател Херон Александрийски-древногръцки механик, неговото изобретение е кръстено Спинър на чаплата.

Херон от Александрия, древногръцки механик, е изобретил първата в света парна реактивна турбина. Знаем малко за Херон Александрийски. Той беше син на бръснар и ученик на друг известен изобретател, Ктезибия... Герон е живял в Александрия преди около две хиляди сто и петдесет години. В устройството, изобретено от Херон, пара от котел, под който гори огън, преминава през две тръби в желязна топка. Тръбите едновременно служиха като ос, около която тази топка може да се върти. Други две тръби, огънати като буквата "L", бяха прикрепени към топката, така че позволиха на парата да излезе от топката. Когато под котела се запали огън, водата заври и парата се втурна в желязната топка, а от нея през извити тръби тя излетя със сила. В същото време топката се върти в посока, противоположна на тази, в която излетяха струите пара, това се случва в съответствие с. Този грамофон може да се нарече първата в света парна реактивна турбина.

Китайска ракета

Още по -рано, много години преди Александрийската чапла, в Китай те също са изобретили реактивен двигателмалко по -различно устройство, сега наричано ракета фойерверки... Ракетите с фойерверки не трябва да се бъркат с техните съименници - сигнални ракети, които се използват в армията и флота, а също така се изстрелват в дни на национални празници под рева на артилерийски салюти. Сигналните сигнали са просто куршуми, компресирани от вещество, което гори с цветен пламък. Стрелят се от пистолети с голям калибър - ракетни установки.

Сигналните сигнали са куршуми, компресирани от вещество, което гори с цветен пламък. Китайска ракетапредставлява картонена или метална тръба, затворена в единия край и напълнена с прахообразна смес. Когато тази смес се запали, струя от газове, излизаща с висока скорост от отворения край на тръбата, кара ракетата да лети в посока, противоположна на посоката на газовата струя. Такава ракета може да излети без помощта на пистолет-ракета. Една пръчка, прикрепена към тялото на ракетата, прави полета й по -стабилен и прав.

Фойерверки с китайски ракети.

Обитатели на морето

В животинския свят:

Тук се среща и реактивно задвижване. Сепите, октоподите и някои други главоноги имат нито перки, нито мощна опашка и плуват не по -лошо от другите. жители на морето... Тези същества с меко тяло имат доста обемна торбичка или кухина в телата си. Водата се изтегля в кухината, а след това и животното с голяма силаизтласква тази вода. Реакцията на изхвърлената вода принуждава животното да плува в посока, обратна на посоката на потока.

Падаща котка

Но най -интересният начин на движение беше демонстриран от обикновен котка... Преди сто и петдесет години известен френски физик Марсел Деспрзаяви:

- Знаеш ли, законите на Нютон не са напълно верни. Тялото може да се движи с помощта на вътрешни сили, без да разчита на нищо и да не се отблъсква от нищо. - Къде са доказателствата, къде са примерите? - протестираха слушателите. - Искате доказателства? Извинете ме. Котка, която случайно е паднала от покрива, е доказателство! Без значение как котката пада, дори с главата надолу, тя определено ще стои на земята и с четирите си крака. Но падащата котка не се опира на нищо и не се отблъсква от нищо, а се обръща бързо и сръчно. (Съпротивлението на въздуха може да бъде пренебрегнато - то е твърде незначително.)

Наистина, всеки знае това: котките падат; винаги успяват да се изправят на крака.

Падащата котка стои на четири крака. Котките го правят инстинктивно, а хората могат да направят същото съзнателно. Плувците, скачащи от кула във водата, могат да изпълнят сложна фигура - тройно салто, тоест да се обърнат три пъти във въздуха, а след това внезапно да се изправят, да преустановят въртенето на телата си и да се потопят във водата в права. Същите движения - без взаимодействие с чужд предмет, се наблюдават в цирка по време на изпълнението на акробати - въздушни гимнастички.

Изпълнение на акробати - въздушни гимнастички. Падащата котка е снимана с филмова камера и след това е гледана кадър по кадър на екрана, което котката прави, когато лети във въздуха. Оказа се, че котката бързо върти лапата си. Въртенето на лапите предизвиква реципрочно движение - реакцията на цялото тяло и то се обръща в посока, обратна на движението на лапите. Всичко се случва в строго съответствие със законите на Нютон и благодарение на тях котката става на крака. Същото се случва във всички случаи, когато живо същество, без видима причина, променя движението си във въздуха.

Реактивна лодка

Изобретателите имаха идея, защо не възприемат начина си на плуване от сепия. Решиха да построят самоходен кораб с реактивен двигател... Идеята определено е осъществима. Вярно, нямаше доверие в късмета: изобретателите се съмняваха дали е такъв реактивна лодкапо -добре от обичайния винт. Трябваше да се направи експеримент.

Реактивна лодка е самоходен кораб с реактивен двигател. Те избраха стар влекач, поправиха корпуса му, свалиха витлата и поставиха водна помпа в машинното отделение. Тази помпа изпомпва морската вода и я изтласква през тръбата зад кърмата със силен поток. Параходът плаваше, но въпреки това се движеше по -бавно от винтовия параход. И това може да се обясни просто: един обикновен витло се върти зад кърмата, неограничен от нищо, около него има само вода; водата в струйната помпа беше приведена в движение от почти точно същия витло, но вече не се въртеше по водата, а в плътна тръба. Появи се триене на водната струя по стените. Триенето отслабва тягата на струята. Пароходът с витло с водна струя плаваше по-бавно от витлото и изразходваше повече гориво. Те обаче не се отказаха от изграждането на такива кораби: намериха важни предимства. Лодка, оборудвана с витло, трябва да седи дълбоко във водата, в противен случай витлото ще се разпенва безполезно или ще се върти във въздуха. Следователно винтовите параходи се страхуват от плитчини и разломи, те не могат да плават в плитки води. А водоструйните параходи могат да бъдат изградени с плитка тяга и с плоско дъно: те не се нуждаят от дълбочина-там, където ще мине лодката, там ще премине и водоструйният параход. Първите водни реактивни лодки в Съветския съюз са построени през 1953 г. в корабостроителницата в Красноярск. Те са предназначени за малки реки, където конвенционалните параходи не могат да плават.

Особено усърдно инженерите, изобретателите и учените са се занимавали с изучаването на реактивно задвижване, когато огнестрелно оръжие... Първите оръжия - всякакви пистолети, мускети и самопали - удряха човек в рамото при всеки изстрел. След няколко десетки изстрела рамото започна да боли толкова, че войникът вече не можеше да се прицели. Първите оръдия - скърцане, еднорози, охладители и бомбардировки - отскочиха при стрелба, така че, това се случи, артилеристите -оръжейници бяха осакатени, ако нямаха време да избягат и да скочат настрана. Отдръпването на пистолета пречеше на точната стрелба, защото пистолетът трепна, преди ядрото или гранатата да излетят от цевта. Това обърка преднината. Стрелбата се оказа нецеленасочена.

Стрелба с огнестрелно оръжие. Артилерийските инженери започнаха да се борят с отстъпление преди повече от четиристотин и петдесет години. Първо, каретата беше оборудвана с ботуш, който се разби в земята и служи като солидна опора за пистолета. Тогава те си помислиха, че ако оръдието е правилно подпряно отзад, така че да няма къде да се отдръпне, тогава откатът ще изчезне. Но това беше грешка. Законът за запазване на инерцията не беше взет под внимание. Оръдията счупиха всички опори, а вагоните се разхлабиха толкова много, че оръжието стана неподходящо за бойна работа. Тогава изобретателите разбраха, че законите на движението, както всички закони на природата, не могат да се променят по свой собствен начин, те могат да бъдат „надхитрени“ само с помощта на науката - механиката. При каретата те оставиха сравнително малка отварачка за спиране и поставиха дулото на пистолета върху „плъзгача“, така че само една цев се оттъркаля назад, а не целият пистолет. Цевта беше свързана с буталото на компресора, което се движи в цилиндъра си по същия начин като буталото на парна машина. Но в цилиндъра на парна машина има пара, а в компресора на пистолета има масло и пружина (или сгъстен въздух). Когато цевта на оръдието се оттегли назад, буталото притиска пружината. В същото време маслото се изтласква през малки отвори в буталото от другата страна на буталото. Налице е силно триене, което частично абсорбира движението на откатния цев, което го прави по -бавно и плавно. След това компресираната пружина се разширява и връща буталото, а заедно с него и цевта на пистолета, на първоначалното си място. Маслото натиска клапана, отваря го и тече свободно обратно под буталото. По време на бърз огън цевта на пистолета се движи напред и назад почти непрекъснато. В пистолетния компресор откатът се абсорбира от триене.

Дулна спирачка

Когато мощността и обхватът на оръдията се увеличиха, компресорът не беше достатъчен, за да неутрализира отката. За да му се помогне е измислено дулна спирачка... Дулната спирачка е просто къса стоманена тръба, прикрепена към отвора и служеща като нейно продължение. Диаметърът му е по -голям от диаметъра на отвора и следователно той най -малкото не пречи на снаряда да излезе от цевта. Няколко продълговати дупки са изрязани в стените на тръбата по обиколката.

Дулна спирачка - Намалява отката на огнестрелните оръжия. Прахообразните газове, изтичащи от цевта на пистолета след снаряда, веднага се отклоняват в страни, а някои от тях попадат в отворите на дулната спирачка. Тези газове удрят стените на дупките с голяма сила, отблъскват ги и излитат, но не напред, а леко наклонено и назад. В същото време те притискат стените напред и ги бутат, а с тях и целия цев на пистолета. Те помагат на пружината на монитора за пожар, защото са склонни да накарат цевта да се търкаля напред. И докато бяха в цевта, бутнаха пистолета назад. Дулната спирачка значително намалява и отслабва отката. Други изобретатели поеха по различен път. Вместо да се биете реактивно задвижванеи се опитват да го гасят, те решават да използват отката на оръжието в полза на каузата. Тези изобретатели са създали много примери за автоматични оръжия: пушки, пистолети, картечници и оръдия, при които откатът служи за изхвърляне на използваната гилза и презареждане на оръжието.

Ракетна артилерия

Изобщо не можете да се борите с откат, но го използвайте: в крайна сметка действието и реакцията (откат) са еквивалентни, равни, равни, така че нека реактивен ефект на прахови газове, вместо да отблъсне дулото на пистолета, изпраща снаряда напред към целта. Така беше създадено ракетна артилерия... В него струя от газове удря не напред, а назад, създавайки реакция напред в снаряда. За реактивен пистолетскъпата и тежка цев се оказва ненужна. По -евтина, проста желязна тръба перфектно служи за насочване на полета на снаряда. Можете изобщо да направите без тръба и да направите снаряда да се плъзне по две метални ламели. По своята структура ракета е подобна на ракета за фойерверки, тя е само по -голяма по размер. Вместо съединение за цветни искри, в главата му е поставен експлозивен заряд с голяма разрушителна сила. Средата на снаряда е пълна с барут, който при изгаряне създава мощна струя горещи газове, които изтласкват снаряда напред. В този случай изгарянето на барут може да продължи значителна част от времето на полета, а не само този кратък период от време, докато конвенционален снаряд се движи в цевта на конвенционално оръдие. Изстрелът не е придружен от толкова силен звук. Ракетната артилерия не е по -млада от обикновената артилерия и може би дори по -стара от нея: древните китайски и арабски книги, написани преди повече от хиляда години, съобщават за бойното използване на ракети. В описанията на битките от по -късно време, не, не, и ще има споменаване на бойни ракети. Когато британските войски завладяха Индия, индийските ракетни воини със своите стрели с огнена опашка ужасиха британските нашественици, които поробиха родината си. За британците по онова време реактивното оръжие беше любопитство. Ракетни гранати, измислени от генерала К. И. Константинов, смели защитници на Севастопол през 1854-1855 г. отблъскват атаките на англо-френските войски.

Ракета

Огромно предимство пред обикновената артилерия - нямаше нужда да се носят тежки оръдия - привлече вниманието на военните лидери към ракетната артилерия. Но също толкова голям недостатък попречи на подобряването му. Факт е, че движещият се или, както се казваше, принудителен заряд, те знаеха как да правят само от черен прах. А черният прах е опасен за боравене. Случвало се е по време на производството ракетигоривото избухна и работниците загинаха. Понякога ракетата избухваше при изстрелване и артилеристите бяха убити. Беше опасно да се правят и използват такива оръжия. Следователно тя не получи широко разпространение. Работата, започнала успешно, обаче не доведе до изграждането на междупланетен космически кораб. Германските фашисти подготвиха и започнаха кървава световна война.

Ракета

Дефицитът в производството на ракети е отстранен от съветските конструктори и изобретатели. По време на Великия Отечествена войнате дадоха на нашата армия отлични реактивни оръжия. Построени са гвардейски минохвъргачки - "Катюшас" и RS ("ереси") са измислени - ракети.

Ракета. По отношение на качеството си съветската ракетна артилерия надмина всички чуждестранни модели и нанесе огромни щети на противника. Защитавайки Родината, съветските хора бяха принудени да поставят всички постижения на ракетата в служба на отбраната. Във фашистките държави много учени и инженери още преди войната интензивно разработват проекти за нечовешки оръжия за унищожаване и масови убийства. Те смятаха това за цел на науката.

Самостоятелно управляван самолет

По време на войната инженерите на Хитлер са построили няколкостотин самоуправляващ се самолет: снаряди "FAU-1" и ракети "FAU-2". Това бяха черупки с форма на пура, с дължина 14 метра и диаметър 165 сантиметра. Смъртоносната пура тежеше 12 тона; от които 9 тона гориво, 2 тона корпус и 1 тон експлозив. "FAU-2" летеше със скорост до 5500 километра в час и можеше да се изкачи на 170-180 километра височина. Тези средства за унищожаване не се различават по точността на удара и са подходящи само за стрелба по такива големи цели като големи и гъсто населени градове. Германските фашисти пуснаха "FAU-2" на 200-300 километра от Лондон в очакване, че градът е голям-той ще стигне някъде! Малко вероятно е Нютон да е могъл да си представи, че неговият остроумен опит и законите на движението, открити от него, ще бъдат в основата на оръжие, създадено от зверска злоба към хората, а цели блокове на Лондон ще се превърнат в руини и ще се превърнат в гробовете на заловени хора от нападението на слепите от FAU.

Космически кораб

В продължение на много векове хората са сънували мечтата да летят в междупланетното пространство, да посетят Луната, мистериозния Марс и облачната Венера. По тази тема са написани много научнофантастични романи, новели и разкази. Писателите изпращат своите герои на небесни разстояния с обучени лебеди, с балони, с оръдейни снаряди или по друг невероятен начин. Всички тези методи на полет обаче се основават на изобретения, които нямат подкрепа в науката. Хората само вярваха, че някой ден ще могат да напуснат нашата планета, но не знаеха как ще успеят да постигнат това. Прекрасен учен Константин Едуардович Циолковскипрез 1903 г. за първи път даде научна основа на идеята за космически пътувания... Той доказа, че хората могат да напуснат земното кълбо и ракета ще служи като средство за това, защото ракетата е единственият двигател, който не се нуждае от външна подкрепа за своето движение. Ето защо ракетаспособни да летят в безвъздушно пространство.

Учения Константин Едуардович Циолковски - доказа, че хората могат да напуснат земното кълбо с ракета. По своята структура космическият кораб трябва да бъде подобен на ракетен снаряд, само кабина за пътници и инструменти ще се побере в главата му, а останалото пространство ще бъде заето от запас от горива смес и двигател. За да получите кораб с правилната скорост, имате нужда от правилното гориво. Барутът и другите експлозиви в никакъв случай не са подходящи: и двете са опасни и изгарят твърде бързо, като не осигуряват дълготрайно движение. К. Е. Циолковски препоръчва използването на течно гориво: алкохол, бензин или втечнен водород, изгаряне в поток от чист кислород или друг окислител. Всички признаха правилността на този съвет, защото тогава не познаваха най -доброто гориво. Първата ракета с течно гориво, тежаща шестнадесет килограма, е тествана в Германия на 10 април 1929 г. Опитна ракета излетя във въздуха и изчезна от полезрението, преди изобретателят и всички присъстващи да проследят къде е летяла. Не беше възможно да се намери ракетата след експеримента. Следващия път изобретателят реши да „надхитри“ ракетата и завърза с нея четири километра въже. Ракетата се извисяваше, следвайки опашката си от въже. Тя извади два километра въже, преряза го и последва предшественика си в неизвестна посока. И този беглец също не можеше да бъде намерен. Първият успешен полет на ракета с течно гориво се извършва в СССР на 17 август 1933 г. Ракетата се издигна, прелетя предвиденото разстояние и се приземи безопасно. Всички тези открития и изобретения се основават на законите на Нютон.

Реактивно движение в природата и технологиите

РЕЗЮМЕ ПО ФИЗИКА

Реактивното движение е движение, което възниква, когато която и да е част от тялото е отделена от тялото с определена скорост.

Реактивната сила възниква без никакво взаимодействие с външни тела.

Използването на реактивно задвижване в природата

Много от нас през живота си са се срещали с медузи, докато плуват в морето. Във всеки случай в Черно море има достатъчно. Но малцина са мислили, че медузите използват реактивно задвижване за движение. Освен това по този начин се движат ларвите на водни кончета и някои видове морски планктон. И често ефективността на морските безгръбначни, използващи реактивно задвижване, е много по -висока от тази на технологичните изобретения.

Реактивното задвижване се използва от много мекотели - октоподи, калмари, сепия. Например, мида мида се движи напред поради реактивната сила на струя вода, изхвърлена от черупката, когато клапаните й са силно компресирани.

Октопод

Сепия

Сепията, както повечето главоноги, се движи във вода по следния начин. Той изтегля вода в хрилната кухина през страничния процеп и специална фуния пред тялото, а след това енергично изхвърля струя вода през фунията. Сепията насочва тръбата на фунията отстрани или назад и бързо изстисквайки водата от нея, може да се движи в различни посоки.

Салпа е морско животно с прозрачно тяло, когато се движи, получава вода през предния отвор и водата навлиза в широка кухина, вътре в която хрилете са опънати диагонално. Веднага след като животното отпи голяма глътка вода, дупката се затваря. След това надлъжните и напречните мускули на салпа се свиват, цялото тяло се свива и водата се изтласква през задния отвор. Реакцията на течащата струя изтласква салпата напред.

Най -голям интерес представлява реактивният двигател на калмарите. Калмарът е най -големият безгръбначен обитател на океанските дълбини. Калмарите са достигнали най -високото съвършенство в реактивната навигация. В тях дори тялото с външните му форми копира ракетата (или по -добре да се каже - ракетата копира калмарите, тъй като тя има безспорен приоритет по този въпрос). При бавно движение калмарът използва голяма перка във формата на ромб, която се огъва периодично. Той използва реактивен двигател за бързо хвърляне. Мускулна тъкан - мантията обгражда тялото на мекотела от всички страни, обемът на кухината му е почти половината от обема на тялото на калмарите. Животното изсмуква вода в мантийната кухина, а след това рязко изхвърля воден поток през тясна дюза и с висока скорост се движи назад на ивици. В този случай всичките десет пипала на калмарите се събират във възел над главата и той придобива опростена форма. Накрайникът е оборудван със специален клапан и мускулите могат да го завъртят, променяйки посоката на движение. Двигателят на калмарите е много икономичен, способен е да развива скорост до 60 - 70 км / ч. (Някои изследователи смятат, че дори до 150 км / ч!) Нищо чудно, че калмарите се наричат „живо торпедо“. Сгъвайки пипалата, сгънати в сноп вдясно, наляво, нагоре или надолу, калмарите се обръщат в едната или другата посока. Тъй като подобно кормило е много голямо в сравнение със самото животно, лекото му движение е достатъчно, за да може калмарът дори на пълна скорост лесно да избегне сблъсък с препятствие. Рязко завъртане на волана - и плувецът се втурва вече обратната страна... Така че той огъна края на фунията назад и сега се плъзга първо с глава. Той го огъна надясно - и реактивен тласък го хвърли наляво. Но когато трябва да плувате бързо, фунията винаги стърчи точно между пипалата, а калмарите се втурват напред с опашката си, както би се затичал рак - бегач, надарен с пъргавината на коня.

Ако няма нужда да бързате, калмарите и сепиите плуват вълнообразно с перки - миниатюрни вълни се движат по тях отпред назад, а животното се плъзга грациозно, като от време на време се изтласква и с поток вода, изхвърлен изпод мантията. Тогава отделните удари, които мекотелото получава по време на изригването на водни струи, са ясно видими. Някои главоноги могат да достигнат скорост до петдесет и пет километра в час. Изглежда, че никой не е правил директни измервания, но това може да се прецени по скоростта и обхвата на летящите калмари. И такива, оказва се, има таланти в роднините на октоподите! Най -добрият пилот на мекотели е калмарът stenoteutis. Английските моряци го наричат - летящи калмари („летящи калмари“). Това е малко животно с големина на херинга. Той преследва рибите с такава бързина, че често изскача от водата, премествайки като стрела над повърхността й. Той прибягва до този трик и спасява живота си от хищници - риба тон и скумрия. Развивайки максималната реактивна тяга във водата, пилотният калмар излита във въздуха и прелита над вълните за повече от петдесет метра. Апогейът на полета на жива ракета лежи толкова високо над водата, че летящите калмари често кацат на палубите на океански кораби. Четири до пет метра не е рекордна височина, до която калмарите се издигат в небето. Понякога те летят още по -високо.

Английският изследовател на миди д -р Рийс описва в научна статия калмар (дълъг само 16 сантиметра), който, прелетял доста голямо разстояние във въздуха, падна върху моста на яхтата, който беше почти седем метра над водата.

Случва се много летящи калмари да паднат на кораба в искряща каскада. Древният писател Требиус Нигер веднъж разказа тъжна история за кораб, който дори потъна под тежестта на летящи калмари, паднали на палубата му. Калмарите могат да излитат без ускорение.

Октоподите също могат да летят. Френският натуралист Жан Верани видя как обикновен октопод ускорява в аквариум и изведнъж изскочи от водата назад. След като описа дъга с дължина пет метра във въздуха, той се хвърли обратно в аквариума. Събирайки скорост за скок, октоподът се движеше не само поради реактивната тяга, но и гребеше с пипала.
Торбестите октоподи плуват, разбира се, по -лошо от калмарите, но в критични моменти могат да покажат рекорден клас за най -добрите спринтьори. Персоналът на Калифорнийския аквариум се опита да снима октопод, атакуващ раци. Октоподът се втурна към плячката си толкова бързо, че върху филма винаги имаше мазнина, дори когато снимаше с най -висока скорост. Така хвърлянето продължи стотни от секундата! Обикновено октоподите плуват сравнително бавно. Джоузеф Зайн, който изучава миграцията на октоподи, изчислява: октопод с размер половин метър плава по морето с Средната скоростоколо петнадесет километра в час. Всеки поток вода, изхвърлен от фунията, я избутва напред (или по -скоро назад, тъй като октоподът плува назад) на два до два и половина метра.

Реактивно задвижване може да се намери и в растителния свят. Например, узрелите плодове на „луда краставица“ при най -малкото докосване отскачат от дръжката, а лепкава течност със семена се изхвърля от дупката със сила. В същото време самата краставица лети в обратна посока до 12 м.

Познавайки закона за запазване на инерцията, можете да промените собствената си скорост на движение в открито пространство. Ако сте в лодка и имате няколко тежки камъни, тогава хвърлянето на камъни в определена посока ще се движи в обратната посока. Същото ще се случи и в космоса, но там използват реактивни двигатели за това.

Всеки знае, че изстрел от пистолет е придружен от откат. Ако теглото на куршума беше равно на теглото на пистолета, те щяха да летят със същата скорост. Отдръпването възниква, защото отхвърлената маса от газове създава реактивна сила, благодарение на която може да се осигури движение както във въздуха, така и в безвъздушното пространство. И колкото по -голяма е масата и скоростта на изтичащите газове, толкова по -голяма е силата на откат на рамото ни, колкото по -силна е реакцията на пистолета, толкова по -голяма е реактивната сила.

Използването на реактивно задвижване в технологиите

В продължение на много векове човечеството мечтае за космически пътувания. Писателите на научна фантастика предлагат различни средства за постигане на тази цел. През 17 век се появява историята на френския писател Сирано де Бержерак за полета до Луната. Героят на тази история достигна до Луната в желязна количка, над която постоянно хвърляше силен магнит. Дръпвайки се към него, вагонът се издигаше все по -високо над Земята, докато стигна до Луната. А барон Мюнхаузен каза, че се е качил на Луната на бобово стъбло.

В края на първото хилядолетие след Христа Китай изобретява реактивно задвижване, което задвижва ракети - бамбукови тръби, пълни с барут, те също се използват като забавление. Един от първите проекти на автомобили също беше с реактивен двигател и този проект принадлежеше на Нютон.

Авторът на първия в света проект за реактивен самолет, предназначен за човешки полет, е руският революционер N.I. Кибалчич. Той е екзекутиран на 3 април 1881 г. за участие в атентата срещу император Александър II. Той разработи проекта си в затвора след смъртната присъда. Кибалчич пише: „Докато съм в затвора, няколко дни преди смъртта ми, пиша този проект. Вярвам в осъществимостта на моята идея и тази вяра ме подкрепя в моето ужасно положение ... Ще се изправя спокойно пред смъртта, знаейки, че идеята ми няма да загине с мен. "

Идеята за използване на ракети за космически полети е предложена в началото на този век от руския учен Константин Едуардович Циолковски. През 1903 г. е публикувана статия на учителя в калужката гимназия К.Е. Циолковски "Изследване на световните пространства с реактивни устройства". Тази работа съдържа най -важното математическо уравнение за астронавтиката, сега известно като "формулата на Циолковски", което описва движението на тяло с променлива маса. Впоследствие той разработи схема за ракетен двигател с течно гориво, предложи многоетапен ракетен дизайн и изрази идеята за възможността за създаване на цели космически градове в околоземна орбита. Той показа, че единственото устройство, способно да преодолее силата на гравитацията, е ракета, т.е. апарат с реактивен двигател, използващ гориво и окислител, разположен на самия апарат.

Реактивен двигател е двигател, който преобразува химическата енергия на горивото в кинетичната енергия на газова струя, докато двигателят набира скорост в обратна посока.

Идеята на К. Е. Циолковски е реализирана от съветските учени под ръководството на академик Сергей Павлович Королев. Първият изкуствен спътник на Земята, използващ ракета, беше изстрелян в Съветския съюз на 4 октомври 1957 г.

Принципът на реактивно задвижване намира широко практическо приложение в авиацията и космонавтиката. В космоса няма среда, с която тялото би могло да взаимодейства и по този начин да промени посоката и модула на скоростта си, поради което само космически самолети, т.е. ракети, могат да се използват за космически полети.

Ракетно устройство

Движението на ракетата се основава на закона за запазване на инерцията. Ако в даден момент от време някое тяло бъде изхвърлено от ракетата, то то ще придобие същия импулс, но насочено в обратна посока

Във всяка ракета, независимо от нейния дизайн, винаги има черупка и гориво с окислител. Ракетната обвивка включва полезен товар (в този случай космически кораб), отделение за инструменти и двигател (горивна камера, помпи и др.).

По -голямата част от ракетата е гориво с окислител (окислител е необходим за поддържане на изгарянето на горивото, тъй като в космоса няма кислород).

Горивото и окислителят се изпомпват в горивната камера. Горивото при изгаряне се превръща в газ с висока температура и високо налягане... Поради голямата разлика в налягането в горивната камера и в космоса, газовете от горивната камера се изтичат навън с мощна струя през специално оформена звънец, наречена дюза. Целта на дюзата е да увеличи скоростта на струята.

Преди изстрелването на ракетата импулсът й е нулев. В резултат на взаимодействието на газа в горивната камера и всички други части на ракетата, газът, излизащ през дюзата, получава определен импулс. Тогава ракетата е затворена система и нейният общ импулс трябва да бъде равен на нула дори след изстрелването. Следователно черупката на ракетата, която е изцяло в нея, получава импулс, равен по величина на импулса на газа, но противоположен по посока.

Най -масивната част от ракетата, предназначена за изстрелване и ускоряване на цялата ракета, се нарича първи етап. Когато първият масивен етап на многостепенна ракета свърши горивото по време на ускорение, той се отделя. По -нататъшното ускорение се продължава от втория, по -малко масивен етап и към скоростта, постигната преди това с помощта на първия етап, той добавя още малко скорост и след това се отделя. Третият етап продължава да увеличава скоростта до необходимата стойност и доставя полезния товар на орбита.

Първият човек, летял в космоса, беше гражданинът на Съветския съюз Юрий Алексеевич Гагарин. 12 април 1961 г. Той обикаля земното кълбо на борда на спътника „Восток“

Съветските ракети първи достигнаха Луната, заобиколиха Луната и заснеха нейната невидима страна от Земята, първи достигнаха планетата Венера и доставиха научни инструменти на нейната повърхност. През 1986 г. два съветски космически кораба „Вега-1“ и „Вега-2“ изследват кометата на Халей от близко разстояние, приближавайки се до Слънцето веднъж на 76 години.

Най-добрият случай, да поискате корекция ... ”Р. Фейнман Дори кратък преглед на историята на развитието на технологиите показва поразителен факт от лавинообразното развитие на съвременната наука и технологии в мащаба на историята на цялото човечество . Ако преходът на човек от каменни инструменти към метал отне около 2 милиона години; подобряване на колело от колело от масивно дърво до колело с главина, ...

Което е загубено в дълбините на вековете, е било, е и винаги ще бъде във фокуса на националната наука и култура: и винаги ще бъде отворено в културното и научно движение за целия свят. "*" Москва в историята на науката и технология "- това е името на научноизследователския проект (ръководител С. Илизаров), осъществен от Института по история на естествените науки и технологии на Вавилов на Руската академия на науките с подкрепата на ...

Резултатите от дългогодишната му работа в различни области на физическата оптика. Той поставя основите на нова посока в оптиката, която ученият нарича микрооптика. Вавилов обърна голямо внимание на въпросите на философията на естествената наука и историята на науката. Приписва му се развитието, публикуването и популяризирането на научното наследство на М. В. Ломоносов, В. В. Петров и Л. Ойлер. Ученият оглавява Комисията по история ...

Реактивно движение в природата и технологиите

РЕЗЮМЕ ПО ФИЗИКА

Реактивно задвижване- движението, което се случва, когато някаква част от тялото се отделя от тялото с определена скорост.

Реактивната сила възниква без никакво взаимодействие с външни тела.

Използването на реактивно задвижване в природата

Октопод

Сепия

Най -голям интерес представлява реактивният двигател на калмарите. Калмарът е най -големият безгръбначен обитател на океанските дълбини. Калмарите са достигнали най -високото съвършенство в реактивната навигация. В тях дори тялото с външните му форми копира ракетата (или по -добре да се каже - ракетата копира калмарите, тъй като тя има безспорен приоритет по този въпрос). При бавно движение калмарът използва голяма перка във формата на ромб, която се огъва периодично. Той използва реактивен двигател за бързо хвърляне. Мускулна тъкан - мантията обгражда тялото на мекотела от всички страни, обемът на кухината му е почти половината от обема на тялото на калмарите. Животното изсмуква вода в мантийната кухина, а след това рязко изхвърля воден поток през тясна дюза и с висока скорост се движи назад на ивици. В този случай всичките десет пипала на калмарите се събират във възел над главата и той придобива опростена форма. Накрайникът е оборудван със специален клапан и мускулите могат да го завъртят, променяйки посоката на движение. Двигателят на калмарите е много икономичен, способен е да развива скорост до 60 - 70 км / ч. (Някои изследователи смятат, че дори до 150 км / ч!) Нищо чудно, че калмарите се наричат „живо торпедо“. Сгъвайки пипалата, сгънати в сноп вдясно, наляво, нагоре или надолу, калмарите се обръщат в едната или другата посока. Тъй като подобно кормило е много голямо в сравнение със самото животно, лекото му движение е достатъчно, за да може калмарът дори на пълна скорост лесно да избегне сблъсък с препятствие. Рязко завъртане на волана - и плувецът се втурва в обратната посока. Така че той огъна края на фунията назад и сега се плъзга първо с глава. Той го огъна надясно - и реактивен тласък го хвърли наляво. Но когато трябва да плувате бързо, фунията винаги стърчи точно между пипалата, а калмарите се втурват напред с опашката си, както би се затичал рак - бегач, надарен с пъргавината на коня.

Октоподите също могат да летят. Френският натуралист Жан Верани видя как обикновен октопод ускорява в аквариум и изведнъж изскочи от водата назад. След като описа дъга с дължина пет метра във въздуха, той се хвърли обратно в аквариума. Събирайки скорост за скок, октоподът се движеше не само поради реактивната тяга, но и гребеше с пипала.
Торбестите октоподи плуват, разбира се, по -лошо от калмарите, но в критични моменти могат да покажат рекорден клас за най -добрите спринтьори. Персоналът на Калифорнийския аквариум се опита да снима октопод, атакуващ раци. Октоподът се втурна към плячката си толкова бързо, че върху филма винаги имаше мазнина, дори когато снимаше с най -висока скорост. Така хвърлянето продължи стотни от секундата! Обикновено октоподите плуват сравнително бавно. Джоузеф Сейн, който изучава миграцията на октоподи, изчислява, че октопод с размер половин метър плава по морето със средна скорост от около петнадесет километра в час. Всеки поток вода, изхвърлен от фунията, я избутва напред (или по -скоро назад, тъй като октоподът плува назад) на два до два и половина метра.

Използването на реактивно задвижване в технологиите

Реактивен двигателТова е двигател, който преобразува химическата енергия на горивото в кинетичната енергия на газова струя, докато двигателят придобива скорост в обратна посока.

Ракетно устройство

Горивото и окислителят се изпомпват в горивната камера. Горивото, което се изгаря, се превръща в газ с висока температура и високо налягане. Поради голямата разлика в налягането в горивната камера и в космоса, газовете от горивната камера се изтичат навън с мощна струя през специално оформена звънец, наречена дюза. Целта на дюзата е да увеличи скоростта на струята.

Министерство на образованието и науката на Руската федерация
FGOU SPO "Строителен колеж в Перевозски"
абстрактно
дисциплина:
Физика
тема: Реактивно задвижване

Завършено:
Студент
Групи 1-121
Окунева Алена
Проверено:
П. Л. Винеаминовна

Град Перевоз
2011 г.
Съдържание:

Въведение: какво е реактивен двигател ......................

Закон за запазване на импулсите ………………………………………………………………… .4

Приложение на реактивно задвижване в природата ………………………… ..…. ………. 5

Приложение на реактивно задвижване в технологиите …………………………… ... ... ..… .6

Реактивно задвижване „Междуконтинентална ракета“ ………… .. ……… ...… 7

Физическите основи на реактивен двигател

..................... ....................

Класификация на реактивните двигатели и характеристиките на тяхното използване …………………………………………………………………………. …………. …… .9

Характеристики на проектирането и създаването на самолет ... ... ... 10

Заключение …………………………………………………… ……………………………………… .11

Списък на използваната литература ……………………………………………… ...

"Реактивно задвижване"
Реактивното движение е движението на тяло поради отделянето от него с определена скорост на някои от неговите части. Реактивното движение е описано въз основа на закона за запазване на инерцията.
Реактивното задвижване, което сега се използва в самолети, ракети и космически снаряди, е характерно за октоподите, калмарите, сепите, медузите - всички те без изключение използват реакцията (откат) на хвърлената струя вода за плуване.
Примери за реактивно задвижване могат да бъдат намерени и в растителния свят.
В южните страни има растение, наречено „луда краставица“. Човек трябва само леко да докосне узрелия плод, който прилича на краставица, тъй като той отскача от дръжката, а през дупката, образувана от плода, изтича течност със семена с фонтан със скорост до 10 м / с.

Самите краставици отлитат в обратната посока. Луда краставица (иначе се нарича "дамски пистолет") изстрелва повече от 12 м.

"Закон за запазване на инерцията"
В затворена система векторната сума от импулсите на всички тела, включени в системата, остава постоянна за всякакви взаимодействия между телата на тази система.
Този основен природен закон се нарича закон за запазване на инерцията. Това е следствие от втория и третия закон на Нютон. Помислете за две взаимодействащи тела, които са част от затворена система.
Силите на взаимодействие между тези тела ще се означават с и Според третия закон на Нютон Ако тези тела си взаимодействат по време t, то импулсите на силите на взаимодействие са еднакви по величина и са насочени в противоположни посоки: Прилагаме втория закон на Нютон към тези органи:

Това равенство означава, че в резултат на взаимодействието на две тела общата им инерция не се е променила. Разглеждайки сега всички видове сдвоени взаимодействия на тела, включени в затворена система, можем да заключим, че вътрешните сили на затворена система не могат да променят нейния общ импулс, тоест векторната сума на импулсите на всички тела, включени в тази система. Значително намаляване на стартовата маса на ракетата може да бъде постигнато чрез използванемногостепенни ракетикогато етапите на ракетата се разделят, когато горивото изгаря. Процесът на последващото ускорение на ракетата изключва масите контейнери, в които е имало гориво, отработени двигатели, системи за управление и т. Н. По пътя на създаването на икономични многостепенни ракети се развива съвременната ракета.

„Използването на реактивно задвижване в природата“
Реактивното задвижване се използва от много мекотели - октоподи, калмари, сепия. Например, мида мида се движи напред поради реактивната сила на струя вода, изхвърлена от черупката, когато клапаните й са силно компресирани.

Октопод
Сепията, както повечето главоноги, се движи във вода по следния начин. Той изтегля вода в хрилната кухина през страничния процеп и специална фуния пред тялото, а след това енергично изхвърля струя вода през фунията. Сепията насочва тръбата на фунията отстрани или назад и бързо изстисквайки водата от нея, може да се движи в различни посоки.
Салпа е морско животно с прозрачно тяло, когато се движи, получава вода през предния отвор и водата навлиза в широка кухина, вътре в която хрилете са опънати диагонално. Веднага след като животното отпи голяма глътка вода, дупката се затваря. След това надлъжните и напречните мускули на салпа се свиват, цялото тяло се свива и водата се изтласква през задния отвор. Реакцията на течащата струя изтласква салпата напред. Най -голям интерес представлява реактивният двигател на калмарите. Калмарът е най -големият безгръбначен обитател на океанските дълбини. Калмарите са достигнали най -високото съвършенство в реактивната навигация. Телата им дори копират ракетата с външните й форми. Познавайки закона за запазване на инерцията, можете да промените собствената си скорост на движение в открито пространство. Ако сте в лодка и имате няколко тежки камъни, тогава хвърлянето на камъни в определена посока ще се движи в обратната посока. Същото ще се случи и в космоса, но там използват реактивни двигатели за това.

„Използването на реактивно задвижване в технологиите“
В края на първото хилядолетие след Христа Китай изобрети реактивно задвижване, което задвижва ракети - бамбукови тръби, пълни с барут, те също се използват като забавление. Един от първите проекти на автомобили също беше с реактивен двигател и този проект принадлежеше на Нютон.
Авторът на първия в света проект за реактивен самолет, предназначен за човешки полет, е руският революционер N.I. Кибалчич. Той е екзекутиран на 3 април 1881 г. за участие в атентата срещу император Александър II. Той разработи проекта си в затвора след смъртната присъда. Кибалчич пише: „Докато съм в затвора, няколко дни преди смъртта ми, пиша този проект. Вярвам в осъществимостта на моята идея и тази вяра ме подкрепя в моето ужасно положение ... Ще се изправя спокойно пред смъртта, знаейки, че идеята ми няма да загине с мен. "
Идеята за използване на ракети за космически полети е предложена в началото на този век от руския учен Константин Едуардович Циолковски. През 1903 г. е публикувана статия на учителя в калужката гимназия К.Е. Циолковски "Изследване на световните пространства с реактивни устройства". Тази работа съдържа най -важното математическо уравнение за астронавтиката, сега известно като "формулата на Циолковски", което описва движението на тяло с променлива маса. Впоследствие той разработи схема за ракетен двигател с течно гориво, предложи многоетапен ракетен дизайн и изрази идеята за възможността за създаване на цели космически градове в околоземна орбита. Той показа, че единственото устройство, способно да преодолее силата на гравитацията, е ракета, т.е. апарат с реактивен двигател, използващ гориво и окислител, разположен на самия апарат. Съветските ракети първи достигнаха Луната, обиколиха Луната и заснеха нейната невидима страна от Земята, първи достигнаха планетата Венера и доставиха научни инструменти на нейната повърхност. През 1986 г. два съветски космически кораба „Вега-1“ и „Вега-2“ изследват кометата на Халей от близко разстояние, приближавайки се до Слънцето веднъж на 76 години.

Реактивно задвижване "Междуконтинентална ракета"
Човечеството винаги е мечтало да пътува в космоса. Автори на фантастика, учени, мечтатели са предложили различни средства за постигане на тази цел. Но единственото средство, с което човек разполага, с помощта на което е възможно да се преодолее силата на гравитацията и да полети в космоса в продължение на много векове, не е измислено от нито един учен, нито един писател на научна фантастика. К. Е. Циолковски - основател на теорията за космическите полети.
За първи път мечтата и стремежите на много хора за първи път бяха доближени до реалността от руския учен Константин Едуардович Циолковски (1857-1935), който показа, че единственият апарат, способен да преодолее гравитацията, е ракета, той пръв предоставят научно доказателство за възможността за използване на ракета за полети в космоса, извън земната атмосфера и към други планети от Слънчевата система. Цойлковски нарича ракета апарат с реактивен двигател, който използва гориво и окислител върху него.
Както знаете от курса по физика, изстрел от пистолет е придружен от откат. Според законите на Нютон куршумът и пистолетът биха летели в различни посоки със същата скорост, ако имат еднаква маса. Отхвърлената маса газове създава реактивна сила, благодарение на която може да се осигури движение, както във въздуха, така и в безвъздушното пространство, така се получава откат. Колкото по -голяма е силата на откат от нашето рамо, толкова по -голяма е масата и скоростта на изтичащите газове и следователно, колкото по -силна е реакцията на пистолета, толкова по -голяма е реактивната сила. Тези явления се обясняват със закона за запазване на инерцията:
векторната (геометрична) сума от импулсите на телата, съставляващи затворена система, остава постоянна за всякакви движения и взаимодействия на телата на системата.
Представената формула на Циолковски е основата, върху която се основава цялото изчисление на съвременните ракети. Числото на Циолковски е отношението на масата на горивото към масата на ракетата в края на работата на двигателя - към теглото на празната ракета.
Така установихме, че максимално достижимата скорост на ракетата зависи преди всичко от скоростта на изтичане на газове от дюзата. А скоростта на изтичане на газ от дюзата от своя страна зависи от вида на горивото и температурата на газовия поток. Това означава, че колкото по -висока е температурата, толкова по -голяма е скоростта. След това, за истинска ракета, трябва да изберете най-висококалоричното гориво, което дава най-голямо количество топлина. Формулата показва, че, наред с други неща, скоростта на ракетата зависи от началната и крайната маса на ракетата, от това колко от теглото й пада върху горивото и колко от безполезни (по отношение на скоростта на полета) конструкции: тяло, механизми и др.
Основният извод от тази формула на Циолковски за определяне на скоростта на космическа ракета е, че в безвъздушно пространство ракетата ще развива по -голяма скорост, по -голяма скорост на изтичане на газове и по -голям брой Циолковски.

"Физически основи на реактивен двигател"
Съвременните мощни реактивни двигатели от различни типове се основават на принципа на директната реакция, т.е. принципът на създаване на движеща сила (или тяга) под формата на реакция (откат) на струя „работно вещество“, изтичаща от двигателя, обикновено с нажежаеми газове. Всички двигатели имат два процеса на преобразуване на енергия. Първо, химическата енергия на горивото се превръща в топлинна енергия на продуктите от горенето, а след това топлинната енергия се използва за извършване на механична работа. Такива двигатели включват бутални двигатели на автомобили, дизелови локомотиви, парни и газови турбини на електроцентрали и др. След като горещи газове се образуват в топлинен двигател, съдържащ голяма топлинна енергия, тази енергия трябва да се преобразува в механична енергия. В края на краищата двигателите служат за изпълнение механична работа, за да "преместите" нещо, да го приведете в действие, няма значение дали става въпрос за динамо-машина при поискване за добавяне на чертежи към електроцентрала, дизелов локомотив, кола или самолет. За да може топлинната енергия на газовете да премине в механична енергия, обемът им трябва да се увеличи. С това разширение газовете вършат работата, която консумира тяхната вътрешна и топлинна енергия.
Струйната дюза може да има различни форми и освен това различен дизайн в зависимост от типа на двигателя. Основното е скоростта, с която газовете изтичат от двигателя. Ако тази скорост на изтичане не надвишава скоростта, с която звуковите вълни се разпространяват в изходящите газове, тогава дюзата е обикновен цилиндричен или стесняващ се тръбен сегмент. Ако скоростта на изтичане трябва да надвишава скоростта на звука, тогава на дюзата се придава формата на разширяваща се тръба или първо, стесняване и след това разширяване (Прекрасна дюза). Само в тръба с такава форма, както показват теорията и опитът, газът може да бъде ускорен до свръхзвукови скорости и „звуковата бариера“ може да бъде преодоляна.

"Класификация на реактивни двигатели и характеристики на тяхното използване"
Този могъщ багажник, принципът на директна реакция, обаче роди огромна корона от „родословното дърво“ на семейството реактивни двигатели. За да се запознаете с основните клони на короната му, увенчавайки "ствола" на директна реакция. Скоро, както може да се види от фигурата (виж по -долу), този ствол е разделен на две части, сякаш разделен от удар на мълния. И двата нови ствола са еднакво украсени с могъщи корони. Това разделение се дължи на факта, че всички „химически“ реактивни двигатели са разделени на два класа, в зависимост от това дали използват околния въздух за своята работа или не.
В некомпресорен двигател от друг тип, прямоточен, няма дори тази вентилна решетка и налягането в горивната камера се увеличава в резултат на високоскоростното налягане, т.е. спиране на протичащия въздушен поток, влизащ в двигателя по време на полет. Ясно е, че такъв двигател може да работи само когато самолетът вече лети с достатъчно висока скорост; той няма да развие тяга на паркинга. Но от друга страна, при много висока скорост, 4-5 пъти по-висока от скоростта на звука, двигателят с реактивен реактивен двигател развива много висока тяга и изразходва по-малко гориво от всеки друг „химически“ реактивен двигател при тези условия. Ето защо двигателите с реактивни двигатели.
и др .................

За повечето хора терминът "реактивно задвижване" е представен под формата на съвременен напредък в науката и технологиите, особено в областта на физиката. Много хора свързват реактивното задвижване в технологията с космически кораби, спътници и реактивни самолети. Оказва се, че явлението реактивно задвижване е съществувало много по -рано от самия човек и независимо от него. Хората успяха само да разберат, използват и развият това, което е подчинено на законите на природата и Вселената.

Какво е реактивно задвижване?

На английски езикдумата "джет" звучи като "джет". Това означава движение на тяло, което се образува в процеса на отделяне на част от него с определена скорост. Появява се сила, която движи тялото в обратна посока от посоката на движение, отделяйки част от него. Всеки път, когато материята се издърпа от обекта и обектът се движи в обратна посока, се наблюдава движение на струя. За да издигнат обектите във въздуха, инженерите трябва да проектират мощна ракетна установка. Освобождавайки струи пламък, двигателите на ракетата я издигат в орбитата на Земята. Понякога ракети изстрелват спътници и космически сонди.

Що се отнася до самолетите и военните самолети, принципът на тяхната работа донякъде напомня излитаща ракета: физическото тяло реагира на изхвърлената мощна струя газ, в резултат на което се движи в обратна посока. Това е основният принцип на реактивните самолети.

Законите на Нютон в реактивното задвижване

Инженерите основават своите разработки на принципите на Вселената, описани за първи път подробно в произведенията на изключителния британски учен Исак Нютон, който е живял в края на 17 век. Законите на Нютон описват механизмите на гравитацията и ни казват какво се случва, когато нещата се движат. Те са особено ясни при обясняването на движението на телата в космоса.

Вторият закон на Нютон определя, че силата на движещ се обект зависи от това колко материя съдържа, с други думи, неговата маса и промени в скоростта на движение (ускорение). Това означава, че за да се създаде мощна ракета, е необходимо тя постоянно да освобождава големи количества високоскоростна енергия. Третият закон на Нютон казва, че за всяко действие ще има равни по сила, но обратната реакция - противопоставяне. Реактивните двигатели в природата и технологиите се подчиняват на тези закони. В случай на ракета, силата на действие е материя, която се изхвърля от изпускателната тръба. Противодействието е да избутате ракетата напред. Силата на емисиите от нея тласка ракетата. В космоса, където ракетата практически няма тегло, дори малко натискане от ракетните двигатели може да накара голям кораб да лети бързо напред.

Техника, използваща реактивно задвижване

Физиката на реактивното задвижване е, че ускорението или забавянето на тялото се случва без влиянието на околните тела. Процесът възниква поради отделянето на част от системата.

Примери за реактивно задвижване в технологията са:

явлението отдръпване от изстрел;
експлозии;
удари по време на инциденти;
отдръпнете се, когато използвате мощен пожарен маркуч;
лодка с водоструен двигател;
реактивен самолет и ракета.

Телата създават затворена система, ако взаимодействат само помежду си. Такова взаимодействие може да доведе до промяна в механичното състояние на телата, които образуват системата.

Какво е действието на закона за запазване на инерцията?

За първи път този закон е обявен от френския философ и физик Р. Декарт. Когато две или повече тела взаимодействат, между тях се образува затворена система. Всяко тяло в движение има свой собствен импулс. Това е масата на тялото, умножена по скоростта му. Общият импулс на системата е равен на векторната сума на импулсите на телата в нея. Инерцията на всяко от телата в системата се променя поради тяхното взаимно влияние. Общият импулс на телата в затворена система остава непроменен за различни измествания и взаимодействия на телата. Това е законът за запазване на инерцията.

Примери за действието на този закон могат да бъдат всякакви сблъсъци на тела (билярдни топки, коли, елементарни частици), както и спукване на тела и стрелба. При изстрелване на оръжие се получава откат: снарядът се втурва напред, а самото оръжие се изтласква назад. Защо се случва това? Куршумът и оръжието образуват затворена система помежду си, където действа законът за запазване на инерцията. При стрелба се променят импулсите на самото оръжие и куршума. Но общият импулс на оръжието и куршума в него преди стрелба ще бъде равен на общия импулс на търкалящото се оръжие и куршума, изстрелян след изстрел. Ако куршумът и пистолетът имаха една и съща маса, те щяха да летят в противоположни посоки със същата скорост.

Законът за запазване на импулса има широко практическо приложение. Тя ви позволява да обясните движението на струята, поради което най -високи скорости.

Реактивно движение във физиката

Най -яркият пример за закона за запазване на инерцията е реактивното задвижване, осъществявано от ракета. Най -важната част от двигателя е горивната камера. В една от стените му има реактивна дюза, пригодена за отделяне на газ, възникнал при изгарянето на гориво. Под въздействието на висока температура и налягане газът излиза от дюзата на двигателя с висока скорост. Преди изстрелването на ракетата инерцията й спрямо Земята е равна на нула. В момента на изстрелване ракетата също получава импулс, който е равен на импулса на газа, но в обратна посока.

Пример за физиката на реактивното задвижване може да се види навсякъде. Когато празнувате рожден ден, балонът може да се превърне в ракета. Как? Надуйте балона, докато прищипвате отворения отвор, за да предотвратите изтичането на въздух. Сега го пуснете. Балонът ще се движи из стаята с голяма скорост, задвижван от излизащия от него въздух.

История на реактивното задвижване

Историята на реактивните двигатели започва още през 120 години пр.н.е., когато Херон Александрийски проектира първия реактивен двигател - еолипил. Вода се излива в метална топка, която се нагрява с огън. Парата, която излиза от тази топка, я върти. Това устройство показва реактивно задвижване. Свещениците използваха двигателя на Херон, за да отварят и затварят вратите на храма. Модификация на eolipil - колело Segner, което ефективно се използва в наше време за напояване на земеделска земя. През 16 век Джовани Бранка запознава света с първата парна турбина, която работи на принципа на реактивно задвижване. Исак Нютон предложи един от първите проекти за парна кола.

Първите опити за използване на реактивно задвижване в технологията за придвижване по земята датират от 15-17 век. Дори преди 1000 години китайците са имали ракети, които са използвали като военно оръжие. Например през 1232 г., според хрониката, във войната с монголите те използват стрели, снабдени с ракети.

Първите опити за изграждане на реактивен самолет започват през 1910 г. За основа бяха взети ракетните изследвания през изминалите векове, които описваха подробно използването на прахови ускорители, които биха могли значително да намалят дължината на догарянето и излитането. Главен конструктор беше румънският инженер Анри Коанда, който построи самолет на базата на бутален двигател. Пионерът на реактивното задвижване в технологиите с право може да се нарече инженер от Англия - Франк Уитъл, който предложи първите идеи за създаване на реактивен двигател и получи патента си за тях в края на 19 век.

Първи реактивни двигатели

За първи път развитието на реактивен двигател в Русия започва в началото на 20 век. Теорията за движението на реактивни превозни средства и ракети, способни да развият свръхзвукова скорост, е представена от известния руски учен К. Е. Циолковски. Талантливият дизайнер А. М. Люлка успя да реализира тази идея. Именно той създава проекта на първия реактивен самолет в СССР, работещ с реактивна турбина. Първите реактивни самолети са създадени от германски инженери. Създаването и производството на проекти се извършват тайно в прикрити фабрики. С идеята си да стане световен владетел Хитлер ангажира най-добрите дизайнери в Германия за производство на най-мощните оръжия, включително високоскоростни самолети. Най-успешният от тях е първият немски реактивен самолет, Messerschmitt-262. Този самолет стана първият в света, който успешно премина всички тестове, излетя свободно и след това започна да се произвежда масово.

Самолетът имаше следните характеристики:

Устройството имаше два турбореактивни двигателя.
В носа се намираше радар.
Максималната скорост на самолета достига 900 км / ч.

Благодарение на всички тези показатели и конструктивни характеристики, първият реактивен самолет "Messerschmitt-262" беше страхотно оръжие срещу други самолети.

Прототипи на съвременни самолети

В следвоенния период руските дизайнери създават реактивни самолети, които по-късно се превръщат в прототипи на съвременните самолети.

I-250, по-известен като легендарния МиГ-13, е изтребител, върху който е работил А. И. Микоян. Първият полет се състоя през пролетта на 1945 г., по това време реактивният изтребител показа рекордна скорост от 820 км / ч. Реактивни самолети МиГ-9 и Як-15 бяха пуснати в производство.

През април 1945 г. за първи път реактивният самолет на P.O. Sukhoi-Su-5 излетя в небето, издигайки се и летящ за сметка на въздушно-реактивен моторен компресор и бутален двигател, разположен в опашката на конструкцията.

След края на войната и капитулацията на нацистка Германия Съветският съюз получава като трофеи германските самолети с реактивни двигатели JUMO-004 и BMW-003.

Първи световни прототипи

Не само германски и съветски конструктори са участвали в разработването, тестването и производството на нови самолети. Инженери от САЩ, Италия, Япония и Великобритания също са създали много успешни проекти, използващи реактивно задвижване в технологиите. Първите разработки с различни видове двигатели включват:

Non-178 е немски самолет с турбореактивен двигател, излетял през август 1939 г.
GlosterE. 28/39 - самолет първоначално от Великобритания, с турбореактивен двигател, се издигна за пръв път през 1941 г.
He -176 - изтребител, създаден в Германия с помощта на ракетен двигател, направи първия си полет през юли 1939 г.
BI -2 - първият съветски самолет, задвижван от ракета електроцентрала.
CampiniN.1 е реактивен самолет, създаден в Италия, което беше първият опит на италианските дизайнери да се отклонят от аналога на буталото.
Yokosuka MXY7 Ohka ("Oka") с двигател Tsu-11 е японски изтребител-бомбардировач, така наречения самолет за еднократна употреба с пилот камикадзе на борда.

Използването на реактивно задвижване в технологията служи като остър тласък за бързото създаване на следните реактивни самолети и по-нататъчно развитиевоенно и гражданско самолетостроене.

GlosterMeteor - реактивен изтребител, произведен във Великобритания през 1943 г., играе значителна роля във Втората световна война, а след приключването му служи като прехващач на германски ракети V -1.
Lockheed F-80 е американски реактивен самолет, използващ двигател AllisonJ. Тези самолети са участвали в японско-корейската война повече от веднъж.
B-45 Tornado е прототип на съвременните американски бомбардировачи B-52, създадени през 1947 г.
МиГ-15 е последовател на признатия реактивен изтребител МиГ-9, който активно участва във военния конфликт в Корея, произведен през декември 1947 г.
Ту-144 е първият съветски свръхзвуков реактивен пътнически самолет.

Съвременни реактивни превозни средства

Всяка година авиолайнерите се подобряват, защото дизайнерите от цял свят работят за създаването на ново поколение самолети, способни да летят със скоростта на звука и със свръхзвукова скорост. Сега има самолети, способни да приемат голям брой пътници и товари, с огромни размери и невъобразима скорост над 3000 км / ч, военни самолети, оборудвани със съвременна бойна техника.

Но сред това разнообразие има няколко дизайна на рекордни реактивни самолети:

Airbus A380 е най-големият самолет, който може да побере 853 пътници на борда, което се осигурява от двуетажна конструкция. Той е и един от най -луксозните и скъпи самолети на нашето време. Най -големият пътнически кораб във въздуха.
Боинг 747 - повече от 35 години се смяташе за най -вместителния двуетажен самолет и можеше да превозва 524 пътници.
АН-225 Мрия е товарен самолет, който може да се похвали с товароносимост 250 тона.
LockheedSR-71 е реактивен самолет, който достига скорост от 3529 км / ч по време на полет.

Авиационните изследвания не стоят неподвижни, защото реактивните самолети са в основата на бързо развиващата се съвременна авиация. Няколко западни и руски пилотирани, пътнически, безпилотни самолети с реактивни двигатели в момента са в процес на проектиране и се очаква да бъдат пуснати през следващите няколко години.

Руските иновативни разработки на бъдещето включват изтребител PAK FA-T-50 от 5-то поколение, първите екземпляри от които ще пристигнат във войските вероятно в края на 2017 г. или началото на 2018 г. след тестване на нов реактивен двигател.

Природата е пример за реактивно задвижване

Реактивният принцип на движение първоначално е подтикнат от самата природа. Действието му се използва от ларвите на някои видове водни кончета, медузи, много мекотели - миди, сепия, октоподи, калмари. Те използват своеобразен „принцип на отблъскване“. Сепите привличат вода и я изхвърлят толкова бързо, че те сами правят скок напред. Калмарите, използващи този метод, могат да достигнат скорост до 70 километра в час. Ето защо този метод на движение направи възможно калмарите да бъдат наречени „биологични ракети“. Инженерите вече са изобретили двигател, базиран на движението на калмар. Един пример за използването на реактивно задвижване в природата и технологиите е водно оръдие.

Това е устройство, което осигурява движение, използвайки силата на водата, изхвърлена под силен натиск. В устройството водата се изпомпва в камерата и след това се изпуска от нея през дюзата и съдът се движи в обратната посока на изхвърлянето на струята. Водата се изтегля с дизелов или бензинов двигател.

Растителният свят предлага и примери за реактивно задвижване. Сред тях има видове, които използват това движение за разпространение на семена, като например лудата краставица. Само външно това растение е подобно на краставиците, с които сме свикнали. И характерното „бясно“, което получи заради странния начин на размножаване. Узрявайки, плодовете отскачат от дръжките. В резултат на това се отваря дупка, през която краставицата изстрелва вещество, съдържащо семена, подходящи за покълване, прилагайки реактивност. А самата краставица отскача до дванадесет метра в страната, противоположна на изстрела.

Проявлението на реактивно задвижване в природата и технологиите е подчинено на същите закони на Вселената. Човечеството все повече използва тези закони, за да постигне целите си не само в земната атмосфера, но и в необятността на космоса, а реактивното задвижване е ярък пример за това.