Movimiento reactivo en tecnología, naturaleza. Biofísica: propulsión a chorro en la naturaleza viva Manifestación de la propulsión a chorro en la naturaleza

No fue el primer motor a reacción del mundo. Los científicos han observado e investigado incluso antes de los experimentos de Newton y hasta el día de hoy: Propulsión a Chorro aeronave.

Hilandero de garza

Mil ochocientos años antes de los experimentos de Newton primer motor de chorro de vapor hecho por un inventor maravilloso Garza de Alejandría-antiguo mecánico griego, su invento fue nombrado Hilandero de garza.

Garza de Alejandría, un antiguo mecánico griego, inventó la primera turbina de chorro de vapor del mundo. Sabemos poco sobre Garza de Alejandría. Era hijo de un barbero y discípulo de otro inventor famoso, Ctesibia... Geron vivió en Alejandría hace unos dos mil ciento cincuenta años. En el dispositivo inventado por Heron, el vapor de una caldera, bajo la cual ardía un fuego, pasaba a través de dos tubos hacia una bola de hierro. Los tubos sirvieron simultáneamente como un eje alrededor del cual esta bola podría girar. Otros dos tubos, curvados como la letra "L", se unieron a la bola para permitir que el vapor saliera de la bola. Cuando se hizo un fuego debajo del caldero, el agua hirvió y el vapor se precipitó hacia la bola de hierro, y de ella, a través de tuberías curvas, salió volando con fuerza. Al mismo tiempo, la bola giró en la dirección opuesta a aquella en la que salieron los chorros de vapor, esto sucede de acuerdo con. Este plato giratorio se puede llamar la primera turbina de chorro de vapor del mundo.

Cohete chino

Incluso antes, muchos años antes de la Garza de Alejandría, en China también inventaron motor a reacción dispositivo algo diferente, ahora llamado cohete de fuegos artificiales... Los cohetes de fuegos artificiales no deben confundirse con los que tienen su mismo nombre: bengalas de señales, que se utilizan en el ejército y la marina, y también se disparan en los días de feriados nacionales con el rugido de los saludos de artillería. Las bengalas de señales son simplemente balas comprimidas de una sustancia que arde con una llama de color. Se disparan con pistolas de gran calibre: lanzacohetes.

Las bengalas de señales son balas comprimidas de una sustancia que arde con una llama de color. Cohete chino es un tubo de cartón o metal, cerrado por un extremo y relleno con una composición en polvo. Cuando esta mezcla se enciende, un chorro de gases, que escapa a gran velocidad por el extremo abierto del tubo, hace que el cohete vuele en dirección opuesta a la dirección del chorro de gas. Tal cohete puede despegar sin la ayuda de un lanzacohetes pistola. Un palo unido al cuerpo del cohete hace que su vuelo sea más estable y sencillo.

Fuegos artificiales con cohetes chinos.

Habitantes del mar

En el mundo animal:

La propulsión a chorro también se encuentra aquí. Las sepias, los pulpos y algunos otros cefalópodos no tienen aletas ni una cola poderosa, y no nadan peor que otros. habitantes del mar... Estas criaturas de cuerpo blando tienen un saco o cavidad bastante espacioso en sus cuerpos. El agua se introduce en la cavidad y luego el animal con gran fuerza empuja esta agua. La reacción del agua expulsada obliga al animal a nadar en dirección opuesta a la del arroyo.

Gato cayendo

Pero la forma de movimiento más interesante fue demostrada por un gato... Hace ciento cincuenta años, un famoso físico francés Marcel Despres fijado:

- ¿Sabes? Las leyes de Newton no son del todo correctas. El cuerpo puede moverse con la ayuda de fuerzas internas, sin depender de nada y sin alejarse de nada. - ¿Dónde está la evidencia, dónde hay ejemplos? - protestaron los oyentes. - ¿Quieres pruebas? Perdóneme. ¡Un gato que se cayó accidentalmente del techo es una prueba! No importa cómo caiga el gato, incluso con la cabeza hacia abajo, definitivamente se parará en el suelo con las cuatro patas. Pero el gato que cae no se apoya en nada y no se aparta de nada, sino que se da vuelta rápida y diestramente. (La resistencia del aire puede despreciarse, es demasiado insignificante).

De hecho, todo el mundo sabe esto: gatos cayendo; siempre se las arreglan para ponerse de pie.

El gato que cae se para sobre cuatro patas. Los gatos lo hacen instintivamente y los humanos pueden hacer lo mismo conscientemente. Los nadadores que saltan de una torre al agua pueden realizar una figura compleja: un triple salto mortal, es decir, dar tres vueltas en el aire y luego, de repente, se enderezan, detienen la rotación de sus cuerpos y se sumergen en el agua en un línea recta. Los mismos movimientos, sin interacción con ningún objeto extraño, se observan en el circo durante la actuación de los acróbatas: gimnastas aéreas.

Actuación de acróbatas - gimnastas aéreas. El gato que cae fue fotografiado con una cámara de película y luego visto cuadro por cuadro en la pantalla, que es lo que hace un gato cuando vuela en el aire. Resultó que el gato estaba girando rápidamente su pata. La rotación de las patas provoca un movimiento recíproco: la reacción de todo el cuerpo y gira en la dirección opuesta al movimiento de las patas. Todo sucede en estricta conformidad con las leyes de Newton, y es gracias a ellas que el gato se pone de pie. Lo mismo ocurre en todos los casos cuando un ser vivo cambia su movimiento en el aire sin razón aparente.

Barco de motor

Los inventores tuvieron una idea, ¿por qué no adoptar su forma de nadar de la sepia? Decidieron construir un barco autopropulsado con motor a reacción... La idea es definitivamente factible. Es cierto que no había confianza en la suerte: los inventores dudaban de que tal Barco de motor mejor que el tornillo habitual. Era necesario hacer un experimento.

Un bote a reacción es un barco autopropulsado con un motor a reacción. Eligieron un viejo remolcador, repararon su casco, quitaron las hélices y colocaron una bomba de agua en la sala de máquinas. Esta bomba bombeaba el agua de mar y la empujaba a través de la tubería detrás de la popa con un fuerte chorro. El vapor navegaba, pero aún se movía más lento que el vapor de tornillo. Y esto se puede explicar de manera simple: una hélice ordinaria gira detrás de la popa sin restricciones por nada, solo hay agua a su alrededor; el agua de la bomba de chorro se puso en movimiento casi exactamente con la misma hélice, pero ya no giraba sobre el agua, sino en una tubería hermética. Surgió la fricción del chorro de agua contra las paredes. La fricción debilitó el empuje del jet. El barco de vapor con hélice de chorro de agua navegaba más lento que el de hélice y consumía más combustible. Sin embargo, no abandonaron la construcción de tales barcos: encontraron importantes ventajas. Un barco equipado con una hélice debe asentarse profundamente en el agua, de lo contrario, la hélice hará espuma inútilmente en el agua o girará en el aire. Por lo tanto, los vapores de tornillo temen a los bancos de arena y las grietas, no pueden navegar en aguas poco profundas. Y los vapores de chorro de agua se pueden construir con poco calado y fondo plano: no necesitan profundidad; por donde pasará el barco, también pasará el vapor de chorro de agua. Los primeros barcos de agua en la Unión Soviética se construyeron en 1953 en el astillero de Krasnoyarsk. Están destinados a ríos pequeños donde los vapores convencionales no pueden navegar.

Especialmente ingenieros, inventores y científicos se dedicaron al estudio de la propulsión a chorro cuando armas de fuego... Los primeros cañones, todo tipo de pistolas, mosquetes y samopales, golpean a un hombre en el hombro con cada disparo. Después de varias docenas de disparos, el hombro comenzó a doler tanto que el soldado ya no podía apuntar. Los primeros cañones - chirridos, unicornios, coolerines y bombardas - saltaron hacia atrás al ser disparados, de modo que, sucedió, los artilleros-artilleros quedaron paralizados si no tenían tiempo de esquivar y saltar a un lado. El retroceso del arma interfirió con el disparo preciso, porque el arma se estremeció antes de que el núcleo o la granada salieran volando del cañón. Esto confundió al líder. El tiroteo resultó no ser dirigido.

Disparos con armas de fuego. Los ingenieros de artillería comenzaron a luchar contra el retroceso hace más de cuatrocientos cincuenta años. Primero, el carruaje estaba equipado con una cuchilla, que se estrelló contra el suelo y sirvió como un soporte sólido para el arma. Luego pensaron que si el cañón estaba correctamente apuntalado desde atrás, de modo que no tuviera dónde rodar hacia atrás, el retroceso desaparecería. Pero eso fue un error. No se tuvo en cuenta la ley de conservación del impulso. Los cañones rompieron todos los soportes y los carros se aflojaron tanto que el arma se volvió inadecuada para el trabajo de combate. Entonces, los inventores se dieron cuenta de que las leyes del movimiento, como cualquier ley de la naturaleza, no pueden modificarse a su manera, solo pueden ser "burladas" con la ayuda de la ciencia: la mecánica. En el carruaje, dejaron un abridor relativamente pequeño para la parada y colocaron el cañón del arma en el "tobogán" de modo que solo un cañón retrocediera, y no todo el arma. El barril estaba conectado al pistón del compresor, que se mueve en su cilindro de la misma manera que el pistón de una máquina de vapor. Pero en el cilindro de una máquina de vapor hay vapor, y en el compresor de la pistola hay aceite y un resorte (o aire comprimido). Cuando el cañón del cañón retrocede, el pistón comprime el resorte. Al mismo tiempo, el aceite pasa a través de pequeños orificios en el pistón del otro lado del pistón. Hay una fuerte fricción, que absorbe parcialmente el movimiento del cañón que retrocede, haciéndolo más lento y suave. Luego, el resorte comprimido se expande y devuelve el pistón, y con él el cañón de la pistola, a su lugar original. El aceite presiona la válvula, la abre y fluye libremente por debajo del pistón. Durante el fuego rápido, el cañón del arma se mueve hacia adelante y hacia atrás casi continuamente. En un compresor de pistola, el retroceso es absorbido por la fricción.

Freno de boca

Cuando aumentaron la potencia y el alcance de las armas, el compresor no fue suficiente para neutralizar el retroceso. Para ayudarlo se inventó freno de boca... El freno de boca es solo un tubo de acero corto unido al orificio y que sirve como una extensión del mismo. Su diámetro es mayor que el diámetro del orificio del cañón y, por lo tanto, no interfiere en lo más mínimo con el proyectil que sale volando del cañón. Se cortan varios orificios alargados en las paredes del tubo a lo largo de la circunferencia.

Freno de boca: reduce el retroceso de las armas de fuego. Los gases de pólvora que se escapan del cañón del arma que sigue al proyectil divergen inmediatamente hacia los lados, y algunos de ellos caen por los orificios del freno de boca. Estos gases golpean las paredes de los agujeros con gran fuerza, los repelen y salen volando, pero no hacia adelante, sino ligeramente oblicua y hacia atrás. Al mismo tiempo, presionan las paredes hacia adelante y las empujan, y con ellas todo el cañón del arma. Ayudan al resorte del monitor de incendios porque tienden a hacer que el cañón se mueva hacia adelante. Y mientras estaban en el cañón, empujaron el arma hacia atrás. El freno de boca reduce y atenúa significativamente el retroceso. Otros inventores tomaron un camino diferente. En lugar de pelear propulsión a Chorro y tratar de apagarlo, decidieron utilizar el retroceso del arma en beneficio de la causa. Estos inventores crearon muchos ejemplos de armas automáticas: rifles, pistolas, ametralladoras y cañones, en los que el retroceso sirve para tirar la cartuchera usada y recargar el arma.

Artillería de cohetes

No puedes luchar con retroceso en absoluto, pero úsalo: después de todo, la acción y la reacción (retroceso) son equivalentes, iguales, iguales, así que deja efecto reactivo de los gases en polvo, en lugar de empujar hacia atrás el cañón de la pistola, envía el proyectil hacia el objetivo. Así fue creado artillería de cohetes... En él, un chorro de gases no golpea hacia adelante, sino hacia atrás, creando una reacción hacia adelante en el proyectil. Para pistola de chorro el cañón caro y pesado resulta innecesario. Un tubo de hierro simple y más barato sirve perfectamente para dirigir el vuelo del proyectil. Puede prescindir de una tubería, pero haga que el proyectil se deslice a lo largo de dos listones de metal. En su estructura, un cohete es similar a un cohete de fuegos artificiales, solo que es más grande en tamaño. En lugar de un compuesto para bengalas de colores, se coloca en su cabeza una carga explosiva de gran fuerza destructiva. El centro del proyectil está lleno de pólvora que, al arder, crea un potente chorro de gases calientes que empujan el proyectil hacia adelante. En este caso, la combustión de pólvora puede durar una parte significativa del tiempo de vuelo, y no solo ese corto período de tiempo mientras un proyectil convencional se mueve en el cañón de un cañón convencional. El disparo no va acompañado de un sonido tan fuerte. La artillería de cohetes no es más joven que la artillería ordinaria, y quizás incluso más antigua que ella: los antiguos libros chinos y árabes escritos hace más de mil años informan sobre el uso de misiles en combate. En las descripciones de las batallas de épocas posteriores, no, no, y habrá una mención de misiles de combate. Cuando las tropas británicas conquistaron la India, los guerreros cohete indios, con sus flechas de cola de fuego, aterrorizaron a los invasores británicos que esclavizaron su tierra natal. Para los británicos en ese momento, las armas a reacción eran una curiosidad. Granadas de cohetes inventadas por el general. K. I. Konstantinov, valientes defensores de Sebastopol en 1854-1855 rechazaron los ataques de las tropas anglo-francesas.

Cohete

Una gran ventaja sobre la artillería ordinaria (no era necesario llevar armas pesadas) atrajo la atención de los líderes militares hacia la artillería con cohetes. Pero un inconveniente igualmente importante obstaculizó su mejora. El caso es que el propulsor, o, como solían decir, la carga de fuerza, lo sabían hacer solo a partir de pólvora negra. Y la pólvora negra es peligrosa de manejar. Sucedió que durante la fabricación misiles el propulsor explotó y los trabajadores murieron. A veces, el cohete explotó al lanzarse y los artilleros murieron. Era peligroso fabricar y usar tales armas. Por lo tanto, no se generalizó. El trabajo iniciado con éxito, sin embargo, no condujo a la construcción de una nave espacial interplanetaria. Los fascistas alemanes prepararon y desataron una sangrienta guerra mundial.

Misil

Los diseñadores e inventores soviéticos eliminaron la deficiencia en la fabricación de misiles. Durante el gran Guerra patria le dieron a nuestro ejército excelentes armas a reacción. Se construyeron morteros de guardias - se inventaron "Katyushas" y el RS ("eres") - cohetes.

Misil. En términos de su calidad, la artillería de cohetes soviéticos superó a todos los modelos extranjeros e infligió un daño tremendo al enemigo. Al defender la Patria, el pueblo soviético se vio obligado a poner todos los logros de los cohetes al servicio de la defensa. En los estados fascistas, muchos científicos e ingenieros, incluso antes de la guerra, estaban desarrollando intensamente proyectos de armas de destrucción masiva inhumanas y asesinatos en masa. Consideraron que este era el objetivo de la ciencia.

Avión autónomo

Durante la guerra, los ingenieros de Hitler construyeron varios cientos aeronave autónoma: proyectiles "FAU-1" y cohetes "FAU-2". Se trataba de conchas en forma de cigarro, de 14 metros de largo y 165 centímetros de diámetro. El cigarro mortal pesaba 12 toneladas; de las cuales 9 toneladas son combustible, 2 toneladas son casco y 1 tonelada es explosivo. "FAU-2" volaba a una velocidad de hasta 5500 kilómetros por hora y podía trepar de 170 a 180 kilómetros de altura. Estos medios de destrucción no diferían en la precisión del golpe y solo eran adecuados para disparar contra objetivos tan grandes como ciudades grandes y densamente pobladas. Los fascistas alemanes lanzaron el "FAU-2" a 200-300 kilómetros de Londres con la expectativa de que la ciudad sea grande, ¡llegará a alguna parte! Es poco probable que Newton pudiera haber imaginado que su ingeniosa experiencia y las leyes del movimiento descubiertas por él formarían la base de un arma creada por la malicia bestial hacia la gente, y manzanas enteras de Londres se convertirían en ruinas y se convertirían en las tumbas de las personas capturadas. por la incursión de ciegos de la FAU.

Astronave

Durante muchos siglos, la gente ha acariciado el sueño de volar en el espacio interplanetario, de visitar la Luna, el misterioso Marte y la nublada Venus. Sobre este tema se han escrito muchas novelas, novelas y cuentos de ciencia ficción. Los escritores enviaron a sus héroes a grandes distancias en cisnes entrenados, en globos, en proyectiles de cañón o de alguna otra manera increíble. Sin embargo, todos estos métodos de vuelo se basaron en invenciones que no tenían apoyo científico. La gente solo creía que algún día podrían dejar nuestro planeta, pero no sabían cómo podrían lograrlo. Científico maravilloso Konstantin Eduardovich Tsiolkovsky en 1903 por primera vez dio una base científica a la idea de los viajes espaciales... Demostró que la gente puede salir del globo y un cohete servirá como vehículo para ello, porque un cohete es el único motor que no necesita ningún apoyo externo para su movimiento. Es por eso cohete capaz de volar en un espacio sin aire.

El científico Konstantin Eduardovich Tsiolkovsky - demostró que las personas pueden dejar el mundo en un cohete. En cuanto a su estructura, la nave espacial debe ser similar a un cohete proyectil, solo una cabina para pasajeros e instrumentos cabrá en su parte de cabeza, y el resto del espacio estará ocupado por un suministro de mezcla combustible y un motor. Para conseguir un barco a la velocidad adecuada, necesita el combustible adecuado. La pólvora y otros explosivos no son de ninguna manera adecuados: son peligrosos y arden demasiado rápido, sin proporcionar un movimiento a largo plazo. K.E. Tsiolkovsky recomendó usar combustible líquido: alcohol, gasolina o hidrógeno licuado, que se quema en una corriente de oxígeno puro o algún otro agente oxidante. Todos reconocieron la veracidad de este consejo, porque entonces no conocían el mejor combustible. El primer cohete con combustible líquido, con un peso de dieciséis kilogramos, fue probado en Alemania el 10 de abril de 1929. Un cohete experimentado despegó en el aire y desapareció de la vista antes de que el inventor y todos los presentes pudieran rastrear hacia dónde voló. No fue posible encontrar el cohete después del experimento. La próxima vez, el inventor decidió "ser más astuto" que el cohete y le ató una cuerda de cuatro kilómetros de largo. El cohete se elevó, arrastrando su cola de cuerda. Sacó dos kilómetros de cuerda, la cortó y siguió a su predecesora en una dirección desconocida. Y tampoco se pudo encontrar a este fugitivo. El primer vuelo exitoso de un cohete con combustible líquido tuvo lugar en la URSS el 17 de agosto de 1933. El cohete se elevó, voló a la distancia prevista y aterrizó con seguridad. Todos estos descubrimientos e invenciones se basan en las leyes de Newton.

Movimiento reactivo en la naturaleza y la tecnología.

RESUMEN EN FÍSICA

El movimiento reactivo es un movimiento que ocurre cuando cualquier parte del cuerpo se separa del cuerpo a una cierta velocidad.

La fuerza reactiva surge sin ninguna interacción con los cuerpos externos.

El uso de la propulsión a chorro en la naturaleza.

Muchos de nosotros en nuestras vidas nos encontramos con medusas mientras nadamos en el mar. En cualquier caso, hay bastantes en el Mar Negro. Pero pocas personas pensaron que las medusas utilizan la propulsión a chorro para moverse. Además, así es como se mueven las larvas de libélula y algunas especies de plancton marino. Y, a menudo, la eficiencia de los invertebrados marinos que utilizan la propulsión a chorro es mucho mayor que la de los inventos tecnológicos.

La propulsión a chorro es utilizada por muchos moluscos: pulpos, calamares, sepias. Por ejemplo, una almeja se mueve hacia adelante debido a la fuerza reactiva de una corriente de agua expulsada de una concha cuando sus válvulas se comprimen bruscamente.

Pulpo

Calamar

La sepia, como la mayoría de los cefalópodos, se mueve en el agua de la siguiente manera. Atrae agua hacia la cavidad branquial a través de la hendidura lateral y un embudo especial frente al cuerpo, y luego arroja vigorosamente un chorro de agua a través del embudo. La sepia dirige el tubo del embudo hacia un lado o hacia atrás y, al exprimir rápidamente el agua, puede moverse en diferentes direcciones.

La salpa es un animal marino de cuerpo transparente, cuando se mueve recibe agua por la abertura frontal y el agua ingresa a una amplia cavidad, dentro de la cual se estiran las branquias en diagonal. Tan pronto como el animal toma un largo sorbo de agua, el orificio se cierra. Luego, los músculos longitudinales y transversales de la salpa se contraen, todo el cuerpo se contrae y el agua sale por la abertura posterior. La reacción del chorro que fluye empuja la salpa hacia adelante.

De mayor interés es el motor a reacción de calamar. El calamar es el habitante invertebrado más grande de las profundidades del océano. Los calamares han alcanzado la máxima perfección en la navegación a reacción. En ellos, incluso el cuerpo, con sus formas externas, copia al cohete (o, mejor dicho, el cohete copia al calamar, ya que tiene una prioridad indiscutible en esta materia). Cuando se mueve lentamente, el calamar usa una gran aleta en forma de diamante que se dobla periódicamente. Utiliza un motor a reacción para un lanzamiento rápido. Tejido muscular: el manto rodea el cuerpo del molusco desde todos los lados, el volumen de su cavidad es casi la mitad del volumen del cuerpo del calamar. El animal succiona agua en la cavidad del manto y luego arroja bruscamente un chorro de agua a través de una boquilla estrecha y, a gran velocidad, retrocede con sacudidas. En este caso, los diez tentáculos del calamar se juntan en un nudo sobre la cabeza y adquieren una forma aerodinámica. La boquilla está equipada con una válvula especial y los músculos pueden girarla, cambiando la dirección del movimiento. El motor de calamar es muy económico, es capaz de alcanzar velocidades de 60 a 70 km / h. (¡Algunos investigadores creen que incluso hasta 150 km / h!) No es de extrañar que al calamar se le llame "torpedo vivo". Doblando los tentáculos doblados en un paquete hacia la derecha, izquierda, arriba o abajo, el calamar gira en una dirección u otra. Dado que dicho timón es muy grande en comparación con el propio animal, su ligero movimiento es suficiente para que el calamar, incluso a toda velocidad, esquive fácilmente una colisión con un obstáculo. Un giro brusco del volante, y el nadador ya se apresura en reverso... Así que dobló el extremo del embudo hacia atrás y ahora se desliza de cabeza. Lo dobló hacia la derecha y un empujón lo lanzó hacia la izquierda. Pero cuando necesitas nadar rápido, el embudo siempre sobresale justo entre los tentáculos y el calamar corre hacia adelante con la cola, como lo haría un cangrejo de río: un corredor dotado de la agilidad de un caballo.

Si no hay necesidad de apresurarse, los calamares y las sepias nadan ondulando con aletas: las olas en miniatura corren a lo largo de ellos de adelante hacia atrás, y el animal se desliza con gracia, empujándose ocasionalmente también con un chorro de agua que sale de debajo del manto. Entonces, los choques individuales que recibe el molusco en el momento de la erupción de los chorros de agua son claramente visibles. Algunos cefalópodos pueden alcanzar velocidades de hasta cincuenta y cinco kilómetros por hora. Parece que nadie ha realizado mediciones directas, pero esto se puede juzgar por la velocidad y el alcance de los calamares voladores. ¡Y tal, resulta que hay talentos en los parientes de los pulpos! El mejor piloto de moluscos es el calamar stenoteutis. Los marineros ingleses lo llaman - calamar volador ("calamar volador"). Es un animal pequeño del tamaño de un arenque. Persigue a los peces con tanta rapidez que a menudo salta fuera del agua, barriendo como una flecha sobre su superficie. Recurre a este truco y salva su vida de los depredadores: el atún y la caballa. Habiendo desarrollado el máximo empuje de chorro en el agua, el calamar piloto despega en el aire y sobrevuela las olas a más de cincuenta metros. El apogeo del vuelo de un cohete en vivo se encuentra tan alto sobre el agua que los calamares voladores a menudo aterrizan en las cubiertas de los barcos que navegan por el océano. De cuatro a cinco metros no es una altura récord a la que los calamares se elevan hacia el cielo. A veces vuelan aún más alto.

El investigador de mariscos inglés Dr. Rees describió en un artículo científico un calamar (de solo 16 centímetros de largo) que, habiendo volado una distancia considerable por el aire, cayó sobre el puente del yate, que estaba a casi siete metros sobre el agua.

Sucede que muchos calamares voladores caen sobre el barco en una cascada brillante. El antiguo escritor Trebius Niger contó una vez una triste historia sobre un barco que incluso se hundió bajo el peso de calamares voladores que cayeron sobre su cubierta. Los calamares pueden despegar sin acelerar.

Los pulpos también pueden volar. El naturalista francés Jean Verany vio cómo un pulpo común aceleraba en un acuario y de repente saltaba del agua hacia atrás. Después de describir un arco de cinco metros de largo en el aire, volvió a caer en el acuario. Reuniendo velocidad para saltar, el pulpo se movía no solo debido al empuje del chorro, sino que también remaba con tentáculos.
Los pulpos holgados nadan, por supuesto, peor que los calamares, pero en momentos críticos pueden mostrar una clase récord para los mejores velocistas. El personal del Acuario de California intentó fotografiar un pulpo atacando a un cangrejo. El pulpo corrió hacia la presa tan rápido que siempre había grasa en la película, incluso cuando se disparaba a las velocidades más altas. ¡Así que el lanzamiento duró centésimas de segundo! Por lo general, los pulpos nadan con relativa lentitud. Joseph Seinle, que estudió la migración de los pulpos, calculó: un pulpo de medio metro de tamaño flota en el mar con velocidad media unos quince kilómetros por hora. Cada chorro de agua que sale del embudo lo empuja hacia adelante (o más bien, hacia atrás, ya que el pulpo nada hacia atrás) de dos a dos metros y medio.

La propulsión a chorro también se puede encontrar en el mundo vegetal. Por ejemplo, las frutas maduras de "pepino loco" al menor toque rebotan en el tallo, y un líquido pegajoso con semillas se arroja por el agujero con fuerza. Al mismo tiempo, el pepino vuela en la dirección opuesta hasta 12 m.

Conociendo la ley de conservación del impulso, puede cambiar su propia velocidad de movimiento en el espacio abierto. Si está en un bote y tiene varias piedras pesadas, lanzar piedras en una dirección determinada se moverá en la dirección opuesta. Lo mismo ocurrirá en el espacio exterior, pero allí utilizan motores a reacción para ello.

Todo el mundo sabe que un disparo de pistola va acompañado de un retroceso. Si el peso de la bala fuera igual al peso del arma, volarían a la misma velocidad. El retroceso se produce porque la masa de gases rechazada crea una fuerza reactiva, gracias a la cual se puede garantizar el movimiento tanto en el aire como en el espacio sin aire. Y cuanto mayor es la masa y la velocidad de los gases que salen, mayor es la fuerza de retroceso que siente nuestro hombro, más fuerte es la reacción del arma, mayor es la fuerza reactiva.

El uso de la propulsión a chorro en la tecnología.

Durante muchos siglos, la humanidad ha soñado con los viajes espaciales. Los escritores de ciencia ficción han ofrecido una variedad de medios para lograr este objetivo. En el siglo XVII apareció la historia del escritor francés Cyrano de Bergerac sobre el vuelo a la luna. El héroe de esta historia llegó a la luna en un carro de hierro, sobre el cual arrojaba constantemente un fuerte imán. Tirando hacia él, el carro se elevó más y más sobre la Tierra hasta que llegó a la luna. Y el barón Munchausen dijo que subió a la luna en un tallo de frijol.

A fines del primer milenio d.C., China inventó la propulsión a chorro, que propulsaba cohetes, tubos de bambú llenos de pólvora, que también se usaban como diversión. Uno de los primeros proyectos de coches también fue con un motor a reacción y este proyecto pertenecía a Newton.

El autor del primer proyecto mundial de un avión a reacción diseñado para vuelos humanos fue el revolucionario ruso N.I. Kibalchich. Fue ejecutado el 3 de abril de 1881 por participar en el intento de asesinato del emperador Alejandro II. Desarrolló su proyecto en prisión después de la pena de muerte. Kibalchich escribió: “Mientras estaba en prisión, unos días antes de mi muerte, estoy escribiendo este proyecto. Creo en la viabilidad de mi idea, y esta creencia me apoya en mi terrible situación ... enfrentaré la muerte con calma, sabiendo que mi idea no perecerá conmigo ".

La idea de utilizar cohetes para vuelos espaciales fue propuesta a principios de este siglo por el científico ruso Konstantin Eduardovich Tsiolkovsky. En 1903, un artículo del profesor del gimnasio de Kaluga K.E. Tsiolkovsky "Exploración de los espacios del mundo mediante dispositivos a reacción". Este trabajo contenía la ecuación matemática más importante para la astronáutica, ahora conocida como la "fórmula de Tsiolkovsky", que describe el movimiento de un cuerpo de masa variable. En el futuro, desarrolló un esquema para un motor de cohete con combustible líquido, propuso un diseño de cohete de varias etapas y expresó la idea de la posibilidad de crear ciudades espaciales enteras en órbita cercana a la Tierra. Demostró que el único dispositivo capaz de vencer la fuerza de la gravedad es un cohete, es decir, Aparato con un motor a reacción que utiliza combustible y un oxidante ubicado en el propio aparato.

Un motor a reacción es un motor que convierte la energía química de un combustible en la energía cinética de un chorro de gas, mientras que el motor gana velocidad en la dirección opuesta.

La idea de K.E. Tsiolkovsky fue implementada por científicos soviéticos bajo la dirección del académico Sergei Pavlovich Korolev. El primer satélite artificial de la Tierra fue lanzado por un cohete en la Unión Soviética el 4 de octubre de 1957.

El principio de la propulsión a chorro encuentra una amplia aplicación práctica en la aviación y la astronáutica. En el espacio exterior, no existe un medio con el que el cuerpo pueda interactuar y, por lo tanto, cambiar la dirección y el módulo de su velocidad, por lo tanto, solo los aviones a reacción, es decir, los cohetes, pueden usarse para vuelos espaciales.

Dispositivo cohete

El movimiento del cohete se basa en la ley de conservación del impulso. Si en algún momento algún cuerpo es arrojado lejos del cohete, entonces adquirirá el mismo impulso, pero dirigido en la dirección opuesta.

En cualquier cohete, independientemente de su diseño, siempre hay un caparazón y combustible con un oxidante. El proyectil del cohete incluye una carga útil (en este caso, una nave espacial), un compartimiento de instrumentos y un motor (cámara de combustión, bombas, etc.).

La mayor parte del cohete es combustible con un oxidante (se necesita un oxidante para mantener la combustión del combustible, ya que no hay oxígeno en el espacio).

El combustible y el oxidante se bombean a la cámara de combustión. El combustible, cuando se quema, se convierte en gas de alta temperatura y alta presión... Debido a la gran diferencia de presión en la cámara de combustión y en el espacio exterior, los gases de la cámara de combustión se precipitan hacia afuera en un potente chorro a través de una campana de forma especial, llamada boquilla. El propósito de la boquilla es aumentar la velocidad del chorro.

Antes del lanzamiento del cohete, su impulso es cero. Como resultado de la interacción del gas en la cámara de combustión y todas las demás partes del cohete, el gas que escapa a través de la boquilla recibe un cierto impulso. Entonces el cohete es un sistema cerrado y su impulso total debería ser igual a cero incluso después del lanzamiento. Por lo tanto, el cascarón del cohete, que está completamente en él, recibe un impulso igual en magnitud al momento del gas, pero en dirección opuesta.

La parte más masiva del cohete, diseñada para lanzar y acelerar todo el cohete, se llama primera etapa. Cuando la primera etapa masiva de un cohete de varias etapas se queda sin combustible durante la aceleración, se separa. La segunda etapa, menos masiva, continúa con una mayor aceleración y, a la velocidad alcanzada anteriormente con la ayuda de la primera etapa, agrega un poco más de velocidad y luego se separa. La tercera etapa continúa aumentando la velocidad al valor requerido y entrega la carga útil a la órbita.

La primera persona en volar al espacio exterior fue un ciudadano de la Unión Soviética Yuri Alekseevich Gagarin. 12 de abril de 1961 Dio la vuelta al mundo a bordo del satélite Vostok

Los cohetes soviéticos fueron los primeros en llegar a la Luna, rodearon la Luna y fotografiaron su lado invisible desde la Tierra, los primeros en llegar al planeta Venus y entregar instrumentos científicos a su superficie. En 1986, dos naves espaciales soviéticas, Vega-1 y Vega-2, examinaron el cometa Halley a corta distancia, acercándose al Sol una vez cada 76 años.

En el mejor de los casos, para exigir corrección ... ”R. Feynman Incluso una breve revisión de la historia del desarrollo de la tecnología muestra un hecho sorprendente del desarrollo en avalancha de la ciencia y la tecnología modernas en la escala de la historia de todos. humanidad. Si la transición de una persona de herramientas de piedra a metal tomó alrededor de 2 millones de años; mejora de una rueda de una rueda de madera maciza a una rueda con un cubo, ...

Que se pierde en las profundidades de los siglos, fue, es y siempre será el foco de la ciencia y la cultura nacionales: y siempre estará abierto en el movimiento cultural y científico al mundo entero. "*" Moscú en la historia de la ciencia y tecnología ": este es el nombre del proyecto de investigación (líder SS Ilizarov), llevado a cabo por el Instituto Vavilov de Historia de las Ciencias Naturales y Tecnología de la Academia de Ciencias de Rusia con el apoyo de ...

Los resultados de sus muchos años de trabajo en diversos campos de la óptica física. Puso las bases para una nueva dirección en óptica, que los científicos denominaron microóptica. Vavilov prestó gran atención a las cuestiones de la filosofía de las ciencias naturales y la historia de la ciencia. Se le atribuye el desarrollo, la publicación y la promoción del patrimonio científico de M.V. Lomonosov, V.V. Petrov y L. Euler. El científico encabezó la Comisión de Historia ...

Movimiento reactivo en la naturaleza y la tecnología.

RESUMEN EN FÍSICA

Propulsión a Chorro- el movimiento que se produce cuando alguna parte del cuerpo se separa del cuerpo a una determinada velocidad.

La fuerza reactiva surge sin ninguna interacción con los cuerpos externos.

El uso de la propulsión a chorro en la naturaleza.

Pulpo

Calamar

De mayor interés es el motor a reacción de calamar. El calamar es el habitante invertebrado más grande de las profundidades del océano. Los calamares han alcanzado la máxima perfección en la navegación a reacción. En ellos, incluso el cuerpo, con sus formas externas, copia al cohete (o, mejor dicho, el cohete copia al calamar, ya que tiene una prioridad indiscutible en esta materia). Cuando se mueve lentamente, el calamar usa una gran aleta en forma de diamante que se dobla periódicamente. Utiliza un motor a reacción para un lanzamiento rápido. Tejido muscular: el manto rodea el cuerpo del molusco desde todos los lados, el volumen de su cavidad es casi la mitad del volumen del cuerpo del calamar. El animal succiona agua en la cavidad del manto y luego arroja bruscamente un chorro de agua a través de una boquilla estrecha y, a gran velocidad, retrocede con sacudidas. En este caso, los diez tentáculos del calamar se juntan en un nudo sobre la cabeza y adquieren una forma aerodinámica. La boquilla está equipada con una válvula especial y los músculos pueden girarla, cambiando la dirección del movimiento. El motor de calamar es muy económico, es capaz de alcanzar velocidades de 60 a 70 km / h. (¡Algunos investigadores creen que incluso hasta 150 km / h!) No es de extrañar que al calamar se le llame "torpedo vivo". Doblando los tentáculos doblados en un paquete hacia la derecha, izquierda, arriba o abajo, el calamar gira en una dirección u otra. Dado que dicho timón es muy grande en comparación con el propio animal, su ligero movimiento es suficiente para que el calamar, incluso a toda velocidad, esquive fácilmente una colisión con un obstáculo. Un giro brusco del volante y el nadador corre en la dirección opuesta. Así que dobló el extremo del embudo hacia atrás y ahora se desliza de cabeza. Lo dobló hacia la derecha y un empujón lo lanzó hacia la izquierda. Pero cuando necesitas nadar rápido, el embudo siempre sobresale justo entre los tentáculos y el calamar corre hacia adelante con la cola, como lo haría un cangrejo de río: un corredor dotado de la agilidad de un caballo.

Los pulpos también pueden volar. El naturalista francés Jean Verany vio cómo un pulpo común aceleraba en un acuario y de repente saltaba del agua hacia atrás. Después de describir un arco de cinco metros de largo en el aire, volvió a caer en el acuario. Reuniendo velocidad para saltar, el pulpo se movía no solo debido al empuje del chorro, sino que también remaba con tentáculos.
Los pulpos holgados nadan, por supuesto, peor que los calamares, pero en momentos críticos pueden mostrar una clase récord para los mejores velocistas. El personal del Acuario de California intentó fotografiar un pulpo atacando a un cangrejo. El pulpo corrió hacia su presa tan rápido que siempre había grasa en la película, incluso cuando se disparaba a las velocidades más altas. ¡Así que el lanzamiento duró centésimas de segundo! Por lo general, los pulpos nadan con relativa lentitud. Joseph Seinle, que estudió la migración de los pulpos, calculó que un pulpo de medio metro de tamaño flota en el mar a una velocidad media de unos quince kilómetros por hora. Cada chorro de agua que sale del embudo lo empuja hacia adelante (o más bien, hacia atrás, ya que el pulpo nada hacia atrás) de dos a dos metros y medio.

El uso de la propulsión a chorro en la tecnología.

Motor a reacción Es un motor que convierte la energía química del combustible en energía cinética de un chorro de gas, mientras que el motor gana velocidad en sentido contrario.

Dispositivo cohete

La mayor parte del cohete es combustible con un oxidante (se necesita un oxidante para mantener la combustión del combustible, ya que no hay oxígeno en el espacio).

El combustible y el oxidante se bombean a la cámara de combustión. El combustible, al arder, se convierte en gas de alta temperatura y alta presión. Debido a la gran diferencia de presión en la cámara de combustión y en el espacio exterior, los gases de la cámara de combustión se precipitan hacia afuera en un potente chorro a través de una campana de forma especial, llamada boquilla. El propósito de la boquilla es aumentar la velocidad del chorro.

La primera persona en volar al espacio exterior fue un ciudadano de la Unión Soviética Yuri Alekseevich Gagarin. 12 de abril de 1961 Dio la vuelta al mundo a bordo del satélite Vostok

Ministerio de Educación y Ciencia de la Federación de Rusia
FGOU SPO "Perevozsky Construction College"
abstracto
disciplina:
Física
tema: Propulsión a Chorro

Terminado:
Estudiante
Grupos 1-121
Okuneva Alena
Comprobado:
P.L. Vineaminovna

Pueblo de Perevoz
2011
Contenido:

Introducción: que es la propulsión a chorro ......................

Impulso de la ley de conservación ………………………………………………………………… .4

Aplicación de la propulsión a chorro en la naturaleza ………………………… ..….… .... 5

Aplicación de la propulsión a chorro en la tecnología ……. ………………… ...… ..….… .6

Propulsión a reacción "Misil intercontinental" ………… .. ……… ...… 7

Los cimientos físicos de un motor a reacción.

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Clasificación de los motores a reacción y peculiaridades de su uso ………………………………………………………………………. …………. …… .9

Características del diseño y creación de un avión ... .. ... 10

Conclusión …………………………………………………… ……………………………………… .11

Lista de literatura usada ……………………………………………… ...

"Propulsión a Chorro"
El movimiento reactivo es el movimiento de un cuerpo debido a la separación de él con cierta velocidad de alguna parte del mismo. El movimiento reactivo se describe con base en la ley de conservación del momento.
La propulsión a chorro, que ahora se utiliza en aviones, cohetes y proyectiles espaciales, es característica de pulpos, calamares, sepias, medusas; todos, sin excepción, utilizan la reacción (retroceso) del chorro de agua lanzado para nadar.
También se pueden encontrar ejemplos de propulsión a chorro en el mundo vegetal.
En los países del sur, existe una planta llamada "pepino loco". Solo hay que tocar ligeramente la fruta madura, que parece un pepino, ya que rebota en el tallo, y por el orificio formado por la fruta, un líquido con semillas sale volando con una fuente a una velocidad de hasta 10 m / s.

Los propios pepinos vuelan en la dirección opuesta. Un pepino loco (de lo contrario se llama "pistola de dama") dispara más de 12 m.

"Ley de conservación del impulso"
En un sistema cerrado, la suma vectorial de los impulsos de todos los cuerpos incluidos en el sistema permanece constante para cualquier interacción entre los cuerpos de este sistema.
Esta ley fundamental de la naturaleza se llama ley de conservación de la cantidad de movimiento. Es una consecuencia de la segunda y tercera leyes de Newton. Considere dos cuerpos que interactúan y que forman parte de un sistema cerrado.
Las fuerzas de interacción entre estos cuerpos serán denotadas por y Según la tercera ley de Newton Si estos cuerpos interactúan durante el tiempo t, entonces los impulsos de las fuerzas de interacción son iguales en magnitud y están dirigidos en direcciones opuestas: Aplicamos la segunda ley de Newton a estos cuerpos:

Esta igualdad significa que, como resultado de la interacción de dos cuerpos, su impulso total no ha cambiado. Considerando ahora todo tipo de interacciones pareadas de cuerpos incluidos en un sistema cerrado, podemos concluir que las fuerzas internas de un sistema cerrado no pueden cambiar su impulso total, es decir, la suma vectorial de los impulsos de todos los cuerpos incluidos en este sistema. Se puede lograr una reducción significativa en la masa de lanzamiento del cohete utilizandomisiles multietapacuando las etapas del cohete se separan a medida que se quema el combustible. El proceso de aceleración posterior del cohete excluye las masas de contenedores en los que había combustible, motores gastados, sistemas de control, etc. Es a lo largo del camino de la creación de cohetes multietapas económicos que se está desarrollando la cohetería moderna.

"El uso de la propulsión a chorro en la naturaleza"
La propulsión a chorro es utilizada por muchos moluscos: pulpos, calamares, sepias. Por ejemplo, una almeja se mueve hacia adelante debido a la fuerza reactiva de una corriente de agua expulsada de una concha cuando sus válvulas se comprimen bruscamente.

Pulpo
La sepia, como la mayoría de los cefalópodos, se mueve en el agua de la siguiente manera. Atrae agua hacia la cavidad branquial a través de la hendidura lateral y un embudo especial frente al cuerpo, y luego arroja vigorosamente un chorro de agua a través del embudo. La sepia dirige el tubo del embudo hacia un lado o hacia atrás y, al exprimir rápidamente el agua, puede moverse en diferentes direcciones.
La salpa es un animal marino de cuerpo transparente, cuando se mueve recibe agua por la abertura frontal y el agua ingresa a una amplia cavidad, dentro de la cual se estiran las branquias en diagonal. Tan pronto como el animal toma un largo sorbo de agua, el orificio se cierra. Luego, los músculos longitudinales y transversales de la salpa se contraen, todo el cuerpo se contrae y el agua sale por la abertura posterior. La reacción del chorro que fluye empuja la salpa hacia adelante. De mayor interés es el motor a reacción de calamar. El calamar es el habitante invertebrado más grande de las profundidades del océano. Los calamares han alcanzado la máxima perfección en la navegación a reacción. Sus cuerpos incluso copian el cohete con sus formas externas. Conociendo la ley de conservación del impulso, puede cambiar su propia velocidad de movimiento en el espacio abierto. Si está en un bote y tiene varias piedras pesadas, lanzar piedras en una dirección determinada se moverá en la dirección opuesta. Lo mismo ocurrirá en el espacio exterior, pero allí utilizan motores a reacción para ello.

"El uso de la propulsión a chorro en la tecnología"
A fines del primer milenio d.C., China inventó la propulsión a chorro, que propulsaba cohetes, tubos de bambú llenos de pólvora, que también se usaban como diversión. Uno de los primeros proyectos de coches también fue con un motor a reacción y este proyecto pertenecía a Newton.
El autor del primer proyecto mundial de un avión a reacción diseñado para vuelos humanos fue el revolucionario ruso N.I. Kibalchich. Fue ejecutado el 3 de abril de 1881 por participar en el intento de asesinato del emperador Alejandro II. Desarrolló su proyecto en prisión después de la pena de muerte. Kibalchich escribió: “Mientras estaba en prisión, unos días antes de mi muerte, estoy escribiendo este proyecto. Creo en la viabilidad de mi idea, y esta creencia me apoya en mi terrible situación ... enfrentaré la muerte con calma, sabiendo que mi idea no perecerá conmigo ".
La idea de utilizar cohetes para vuelos espaciales fue propuesta a principios de este siglo por el científico ruso Konstantin Eduardovich Tsiolkovsky. En 1903, un artículo del profesor del gimnasio de Kaluga K.E. Tsiolkovsky "Exploración de los espacios del mundo mediante dispositivos a reacción". Este trabajo contenía la ecuación matemática más importante para la astronáutica, ahora conocida como la "fórmula de Tsiolkovsky", que describía el movimiento de un cuerpo de masa variable. En el futuro, desarrolló un esquema para un motor de cohete con combustible líquido, propuso un diseño de cohete multietapa y expresó la idea de la posibilidad de crear ciudades espaciales enteras en órbita cercana a la Tierra. Demostró que el único dispositivo capaz de vencer la fuerza de la gravedad es un cohete, es decir, Aparato con un motor a reacción que utiliza combustible y un oxidante ubicado en el propio aparato. Los cohetes soviéticos fueron los primeros en llegar a la Luna, rodearon la Luna y fotografiaron su lado invisible desde la Tierra, los primeros en llegar al planeta Venus y entregar instrumentos científicos a su superficie. En 1986, dos naves espaciales soviéticas, Vega-1 y Vega-2, examinaron el cometa Halley a corta distancia, acercándose al Sol una vez cada 76 años.

Propulsión a chorro "Misil intercontinental"
La humanidad siempre ha soñado con viajar al espacio. Escritores de ficción, científicos y soñadores han propuesto una variedad de medios para lograr este objetivo. Pero el único medio a disposición del hombre, con la ayuda del cual es posible vencer la fuerza de la gravedad y volar al espacio durante muchos siglos, no ha sido inventado por un solo científico, ni un solo escritor de ciencia ficción. K.E. Tsiolkovsky: el fundador de la teoría de los vuelos espaciales.
Por primera vez, el sueño y las aspiraciones de muchas personas fueron acercados a la realidad por primera vez por el científico ruso Konstantin Eduardovich Tsiolkovsky (1857-1935), quien demostró que el único aparato capaz de vencer la gravedad es un cohete, fue el primero en Presentar pruebas científicas de la posibilidad de utilizar un cohete para vuelos al espacio exterior, más allá de los límites de la atmósfera terrestre y hacia otros planetas del sistema solar. Tsoilkovsky llamó cohete a un aparato con un motor a reacción que usa combustible y un oxidante.
Como sabrá por el curso de física, un disparo de pistola va acompañado de un retroceso. Según las leyes de Newton, una bala y una pistola volarían en diferentes direcciones a la misma velocidad si tuvieran la misma masa. La masa de gases rechazada crea una fuerza reactiva, gracias a la cual se puede asegurar el movimiento, tanto en el aire como en un espacio sin aire, así es como se produce el retroceso. Cuanto mayor es la fuerza de retroceso que sentimos por nuestro hombro, mayor es la masa y velocidad de los gases que salen y, en consecuencia, cuanto más fuerte es la reacción del arma, mayor es la fuerza reactiva. Estos fenómenos se explican por la ley de conservación del momento:
la suma vectorial (geométrica) de los momentos de los cuerpos que componen un sistema cerrado permanece constante para cualquier movimiento e interacción de los cuerpos del sistema.
La fórmula presentada de Tsiolkovsky es la base sobre la que se basa todo el cálculo de los misiles modernos. El número de Tsiolkovsky es la relación entre la masa de combustible y la masa del cohete al final de la operación del motor, y el peso del cohete vacío.
Por lo tanto, encontramos que la velocidad máxima alcanzable del cohete depende principalmente de la velocidad de salida de los gases de la boquilla. Y el caudal de gas de la boquilla, a su vez, depende del tipo de combustible y de la temperatura de la corriente de gas. Esto significa que cuanto mayor sea la temperatura, mayor será la velocidad. Luego, para un cohete real, debe seleccionar el combustible más alto en calorías que proporcione la mayor cantidad de calor. La fórmula muestra que, entre otras cosas, la velocidad del cohete depende de la masa inicial y final del cohete, de cuánto de su peso recae sobre el combustible y de qué parte está en estructuras inútiles (en términos de velocidad de vuelo): cuerpo , mecanismos, etc.etc.
La principal conclusión de esta fórmula de Tsiolkovsky para determinar la velocidad de un cohete espacial es que en un espacio sin aire el cohete desarrollará a mayor velocidad, mayor velocidad de salida de gases y mayor número de Tsiolkovsky.

"Fundamentos físicos de un motor a reacción"
Los potentes motores a reacción modernos de varios tipos se basan en el principio de reacción directa, es decir, el principio de crear una fuerza motriz (o empuje) en forma de reacción (retroceso) de un chorro de "sustancia de trabajo" que sale del motor, generalmente gases incandescentes. Todos los motores tienen dos procesos de conversión de energía. Primero, la energía química del combustible se convierte en energía térmica de los productos de combustión y luego la energía térmica se utiliza para realizar un trabajo mecánico. Dichos motores incluyen motores de pistón de automóviles, locomotoras diesel, turbinas de vapor y gas de centrales eléctricas, etc. Una vez que se han formado gases calientes en un motor térmico, que contienen una gran energía térmica, esta energía debe convertirse en energía mecánica. Después de todo, los motores se utilizan para realizar Trabajo mecánico, para "mover" algo, para ponerlo en acción, no importa si es una dinamo en una solicitud para agregar dibujos a una central eléctrica, una locomotora diesel, un automóvil o un avión. Para que la energía térmica de los gases se transforme en energía mecánica, su volumen debe aumentar. Con esta expansión, los gases hacen el trabajo, lo que consume su energía interna y térmica.
La tobera de chorro puede tener diferentes formas y, además, diferentes diseños según el tipo de motor. Lo principal es la velocidad a la que los gases salen del motor. Si esta velocidad de flujo de salida no excede la velocidad con la que se propagan las ondas de sonido en los gases de salida, entonces la boquilla es un segmento de tubería cilíndrico o estrecho simple. Si la velocidad del flujo de salida debe exceder la velocidad del sonido, entonces a la boquilla se le da la forma de una tubería en expansión o, primero, se estrecha y luego se expande (boquilla Lovely). Sólo en una tubería de esta forma, como muestran la teoría y la experiencia, se puede acelerar el gas a velocidades supersónicas y se puede pasar por encima de la "barrera del sonido".

"Clasificación de motores a reacción y características de su uso"
Sin embargo, este poderoso tronco, el principio de reacción directa, dio a luz a una enorme corona del "árbol genealógico" de la familia de motores a reacción. Familiarizarse con las ramas principales de su corona, coronando el "tronco" de una reacción directa. Pronto, como se puede ver en la figura (ver más abajo), este tronco se divide en dos partes, como si lo partiera un rayo. Ambos baúles nuevos están igualmente decorados con poderosas coronas. Esta división se debió al hecho de que todos los motores a reacción "químicos" se dividen en dos clases, dependiendo de si utilizan el aire ambiente para su trabajo o no.
En un motor sin compresor de otro tipo, un estatorreactor, ni siquiera existe esta rejilla de válvula y la presión en la cámara de combustión aumenta como resultado de la presión a alta velocidad, es decir. frenando el flujo de aire que entra en el motor en vuelo. Está claro que dicho motor es capaz de funcionar solo cuando la aeronave ya está volando a una velocidad suficientemente alta; no desarrollará empuje en el estacionamiento. Pero por otro lado, a una velocidad muy alta, 4-5 veces la velocidad del sonido, un motor estatorreactor desarrolla un empuje muy alto y consume menos combustible que cualquier otro motor a reacción "químico" en estas condiciones. Por eso los motores ramjet.
etc .................

Para la mayoría de la gente, el término "propulsión a chorro" se presenta en forma de progreso moderno en ciencia y tecnología, especialmente en el campo de la física. Muchas personas asocian la propulsión a chorro en la tecnología con naves espaciales, satélites y aviones a reacción. Resulta que el fenómeno de la propulsión a chorro existía mucho antes que la persona misma e independientemente de él. Las personas solo lograron comprender, usar y desarrollar lo que está sujeto a las leyes de la naturaleza y el universo.

¿Qué es la propulsión a chorro?

Sobre idioma en Inglés la palabra "jet" suena como "jet". Significa el movimiento de un cuerpo, que se forma en el proceso de separar una parte de él a una cierta velocidad. Aparece una fuerza que mueve el cuerpo en la dirección opuesta a la dirección del movimiento, separando una parte del mismo. Cada vez que se extrae la materia del objeto y el objeto se mueve en la dirección opuesta, se observa un movimiento de chorro. Para levantar objetos en el aire, los ingenieros deben diseñar un potente lanzacohetes. Al liberar chorros de llamas, los motores del cohete lo elevan a la órbita de la Tierra. A veces, los cohetes lanzan satélites y sondas espaciales.

En cuanto a los aviones de pasajeros y los aviones militares, el principio de su funcionamiento recuerda algo al despegue de un cohete: el cuerpo físico reacciona al potente chorro de gas expulsado, por lo que se mueve en la dirección opuesta. Este es el principio básico de los aviones a reacción.

Leyes de Newton en la propulsión a chorro

Los ingenieros basan sus desarrollos en los principios del universo, descritos por primera vez en detalle en los trabajos del destacado científico británico Isaac Newton, que vivió a finales del siglo XVII. Las leyes de Newton describen los mecanismos de la gravedad y nos dicen qué sucede cuando las cosas se mueven. Son especialmente claros al explicar el movimiento de los cuerpos en el espacio.

La segunda ley de Newton determina que la fuerza de un objeto en movimiento depende de la cantidad de materia que contenga, es decir, de su masa y de los cambios en la velocidad del movimiento (aceleración). Esto significa que para crear un cohete poderoso, es necesario que libere constantemente grandes cantidades de energía a alta velocidad. La tercera ley de Newton dice que por cada acción habrá una fuerza igual, pero la reacción opuesta es la oposición. Los motores a reacción en la naturaleza y la tecnología obedecen estas leyes. En el caso de un cohete, la fuerza de acción es la materia que sale del tubo de escape. La contramedida es empujar el cohete hacia adelante. Es la fuerza de sus emisiones lo que empuja el cohete. En el espacio, donde el cohete prácticamente no tiene peso, incluso un pequeño empujón de los motores del cohete puede hacer que una nave grande vuele rápidamente hacia adelante.

Técnica que utiliza propulsión a chorro

La física de la propulsión a chorro es que la aceleración o desaceleración de un cuerpo ocurre sin la influencia de los cuerpos circundantes. El proceso ocurre debido a la separación de una parte del sistema.

Ejemplos de propulsión a chorro en tecnología son:

el fenómeno del retroceso de un disparo;
explosiones;
golpes durante accidentes;
retroceder cuando se usa una poderosa manguera contra incendios;
un barco con motor de chorro de agua;
avión a reacción y cohete.

Los cuerpos crean un sistema cerrado si solo interactúan entre sí. Tal interacción puede conducir a un cambio en el estado mecánico de los cuerpos que forman el sistema.

¿Cuál es la acción de la ley de conservación de la cantidad de movimiento?

Por primera vez, esta ley fue anunciada por el filósofo y físico francés R. Descartes. Cuando dos o más cuerpos interactúan, se forma un sistema cerrado entre ellos. Cualquier cuerpo en movimiento tiene su propio impulso. Esta es la masa del cuerpo multiplicada por su velocidad. El impulso total del sistema es igual a la suma vectorial de los impulsos de los cuerpos que lo integran. El impulso de cualquiera de los cuerpos dentro del sistema cambia debido a su influencia mutua. El impulso total de los cuerpos en un sistema cerrado permanece sin cambios para varios desplazamientos e interacciones de los cuerpos. Ésta es la ley de conservación de la cantidad de movimiento.

Ejemplos del funcionamiento de esta ley pueden ser cualquier choque de cuerpos (bolas de billar, coches, partículas elementales), así como el estallido de cuerpos y disparos. Cuando se dispara un arma, se produce un retroceso: el proyectil se precipita hacia adelante y el arma en sí es empujada hacia atrás. ¿Por qué está pasando esto? La bala y el arma forman un sistema cerrado entre sí, donde funciona la ley de conservación del impulso. Al disparar, los impulsos del arma en sí y la bala cambian. Pero el impulso total del arma y la bala que contiene antes de disparar será igual al impulso total del arma rodante y la bala disparada después de disparar. Si la bala y el arma tuvieran la misma masa, volarían en direcciones opuestas a la misma velocidad.

La ley de conservación del impulso tiene una amplia aplicación práctica. Te permite explicar el movimiento del chorro, gracias al cual velocidades más altas.

Movimiento reactivo en física

El ejemplo más sorprendente de la ley de conservación del momento es la propulsión a chorro realizada por un cohete. La parte más importante del motor es la cámara de combustión. En una de sus paredes hay una tobera de chorro adaptada para la liberación de gas proveniente de la combustión del combustible. Bajo la influencia de alta temperatura y presión, el gas sale por la boquilla del motor a alta velocidad. Antes del lanzamiento del cohete, su impulso relativo a la Tierra es igual a cero. En el momento del lanzamiento, el cohete también recibe un impulso, que es igual al impulso del gas, pero en sentido contrario.

Un ejemplo de la física de la propulsión a chorro se puede ver en todas partes. Al celebrar un cumpleaños, un globo puede convertirse en un cohete. ¿Cómo? Infle el globo mientras aprieta el orificio abierto para evitar que se escape el aire. Ahora déjalo ir. El globo circulará por la habitación a gran velocidad, impulsado por el aire que sale de él.

Historia de la propulsión a chorro

La historia de los motores a reacción comenzó ya en el año 120 a. C., cuando Heron de Alejandría diseñó el primer motor a reacción: el eolipil. Se vierte agua en una bola de metal, que se calienta con fuego. El vapor que sale de esta bola la hace girar. Este dispositivo muestra propulsión a chorro. Los sacerdotes utilizaron el motor de Heron para abrir y cerrar las puertas del templo. Modificación de eolipil - Rueda Segner, que se utiliza eficazmente en nuestro tiempo para el riego de tierras agrícolas. En el siglo XVI, Giovani Branca presentó al mundo la primera turbina de vapor, que funcionaba según el principio de propulsión a chorro. Isaac Newton propuso uno de los primeros diseños de un coche de vapor.

Los primeros intentos de utilizar la propulsión a chorro en la tecnología para moverse en tierra se remontan a los siglos XV-17. Incluso hace 1000 años, los chinos tenían misiles que usaban como armas militares. Por ejemplo, en 1232, según la crónica, en la guerra con los mongoles, utilizaron flechas equipadas con misiles.

Los primeros intentos de construir un avión a reacción comenzaron en 1910. Se tomó como base la investigación de cohetes de los últimos siglos, que describió en detalle el uso de propulsores de pólvora, que podrían reducir significativamente la duración del postcombustión y la carrera de despegue. El diseñador jefe fue el ingeniero rumano Anri Coanda, que construyó un avión basado en un motor de pistón. El pionero de la propulsión a reacción en tecnología puede llamarse con razón un ingeniero de Inglaterra: Frank Whitl, quien propuso las primeras ideas para crear un motor a reacción y recibió su patente para ellas a fines del siglo XIX.

Primeros motores a reacción

Por primera vez, el desarrollo de un motor a reacción en Rusia se inició a principios del siglo XX. La teoría del movimiento de los vehículos a reacción y los cohetes capaces de desarrollar una velocidad supersónica fue presentada por el famoso científico ruso K.E. Tsiolkovsky. El talentoso diseñador A.M. Lyulka logró dar vida a esta idea. Fue él quien creó el proyecto del primer avión a reacción en la URSS, trabajando con una turbina a reacción. Los primeros aviones a reacción fueron creados por ingenieros alemanes. La creación y producción de proyectos se llevaron a cabo en secreto en fábricas disfrazadas. Hitler, con su idea de convertirse en un gobernante mundial, involucró a los mejores diseñadores de Alemania para producir las armas más poderosas, incluidos los aviones de alta velocidad. El más exitoso de ellos fue el primer jet alemán, el Messerschmitt-262. Este avión se convirtió en el primero en el mundo que pasó con éxito todas las pruebas, despegó libremente y luego comenzó a producirse en masa.

El avión tenía las siguientes características:

El dispositivo tenía dos motores turborreactores.
Se ubicó un radar en la proa.
La velocidad máxima de la aeronave alcanzó los 900 km / h.

Gracias a todos estos indicadores y características de diseño, el primer avión a reacción "Messerschmitt-262" fue un arma formidable contra otros aviones.

Prototipos de aviones de pasajeros modernos

En el período de la posguerra, los diseñadores rusos crearon aviones a reacción, que luego se convirtieron en los prototipos de aviones modernos.

I-250, más conocido como el legendario MiG-13, es un luchador en el que trabajó A.I. Mikoyan. El primer vuelo tuvo lugar en la primavera de 1945, en ese momento el caza a reacción mostraba una velocidad récord de 820 km / h. Se pusieron en producción los aviones a reacción MiG-9 y Yak-15.

En abril de 1945, por primera vez, el avión a reacción de P.O. Sukhoi - Su-5 despegó hacia el cielo, elevándose y volando a expensas de un motor-compresor de chorro de aire y un motor de pistón ubicado en la cola de la estructura.

Tras el final de la guerra y la rendición de la Alemania nazi, la Unión Soviética consiguió los aviones alemanes con motores a reacción JUMO-004 y BMW-003 como trofeos.

Prototipos del primer mundo

No solo los diseñadores alemanes y soviéticos participaron en el desarrollo, las pruebas y la producción de nuevos aviones. Ingenieros de EE. UU., Italia, Japón y Gran Bretaña también han creado muchos proyectos exitosos utilizando tecnología de propulsión a chorro. Los primeros desarrollos con varios tipos de motores incluyen:

El Non-178 es un avión alemán con turborreactor que despegó en agosto de 1939.
GlosterE. El 28/39 es un avión originario de Gran Bretaña, con un motor turborreactor, que despegó por primera vez en 1941.
He-176, un caza creado en Alemania con un motor de cohete, realizó su primer vuelo en julio de 1939.
BI-2: el primer avión soviético, que fue propulsado por un misil planta de energía.
CampiniN.1 es un avión a reacción creado en Italia, que fue el primer intento de los diseñadores italianos de alejarse del análogo del pistón.
Yokosuka MXY7 Ohka ("Oka") con un motor Tsu-11 es un cazabombardero japonés, el llamado avión desechable con un piloto kamikaze a bordo.

El uso de la propulsión a chorro en la tecnología sirvió como un fuerte impulso para la rápida creación de los siguientes aviones a reacción y mayor desarrollo construcción de aeronaves civiles y militares.

GlosterMeteor: un caza a reacción, fabricado en Gran Bretaña en 1943, jugó un papel importante en la Segunda Guerra Mundial y, después de su finalización, sirvió como interceptor de misiles V-1 alemanes.
El Lockheed F-80 es un avión a reacción de fabricación estadounidense que utiliza un motor AllisonJ. Estos aviones participaron en la guerra entre Japón y Corea más de una vez.
El B-45 Tornado es un prototipo de los modernos bombarderos B-52 estadounidenses, creados en 1947.
El MiG-15 es un seguidor del reconocido caza a reacción MiG-9, que participó activamente en el conflicto militar en Corea, fue producido en diciembre de 1947.
Tu-144 es el primer avión de pasajeros a reacción supersónico soviético.

Vehículos a reacción modernos

Cada año, los aviones de pasajeros están mejorando, porque los diseñadores de todo el mundo están trabajando para crear una nueva generación de aviones capaces de volar a la velocidad del sonido y a velocidades supersónicas. Ahora existen aviones de pasajeros capaces de acomodar una gran cantidad de pasajeros y carga, de enorme tamaño y una velocidad inimaginable de más de 3000 km / h, aviones militares equipados con modernos equipos de combate.

Pero entre esta variedad, hay varios diseños de aviones a reacción que rompen récords:

El Airbus A380 es el avión más espacioso capaz de acomodar a 853 pasajeros a bordo, lo que está garantizado por una estructura de dos pisos. También es uno de los aviones de pasajeros más lujosos y caros de nuestro tiempo. El transatlántico de pasajeros más grande del aire.
Boeing 747: durante más de 35 años se consideró el avión de pasajeros de dos pisos más espacioso y podía transportar 524 pasajeros.
AN-225 Mriya es un avión de carga que cuenta con una capacidad de carga de 250 toneladas.
LockheedSR-71 es un avión a reacción que alcanza una velocidad de 3529 km / h durante el vuelo.

La investigación de la aviación no se detiene, porque los aviones a reacción son la base de la aviación moderna en rápido desarrollo. Varios aviones de pasajeros tripulados, de pasajeros y no tripulados occidentales y rusos están actualmente en diseño y están programados para ser lanzados en los próximos años.

Los desarrollos innovadores rusos del futuro incluyen el caza PAK FA - T-50 de quinta generación, cuyas primeras copias llegarán a las tropas presumiblemente a fines de 2017 o principios de 2018 después de probar un nuevo motor a reacción.

La naturaleza es un ejemplo de propulsión a chorro

El principio reactivo del movimiento fue impulsado originalmente por la propia naturaleza. Su acción es utilizada por las larvas de algunas especies de libélulas, medusas, muchos moluscos: vieiras, sepias, pulpos, calamares. Utilizan una especie de "principio de repulsión". Las sepias chupan agua y la tiran tan rápido que ellos mismos dan un salto hacia adelante. Los calamares que utilizan este método pueden alcanzar velocidades de hasta 70 kilómetros por hora. Es por eso que este método de movimiento hizo posible llamar a los calamares "cohetes biológicos". Los ingenieros ya han inventado un motor basado en el movimiento de un calamar. Un ejemplo del uso de la propulsión a chorro en la naturaleza y la tecnología es un cañón de agua.

Este es un dispositivo que proporciona movimiento utilizando la fuerza del agua arrojada bajo una fuerte presión. En el dispositivo, el agua se bombea a la cámara y luego se descarga a través de la boquilla, y el recipiente se mueve en la dirección opuesta a la eyección del chorro. El agua se aspira con un motor diésel o de gasolina.

El mundo vegetal también ofrece ejemplos de propulsión a chorro. Entre ellas hay especies que utilizan este movimiento para esparcir semillas, como el pepino loco. Solo exteriormente, esta planta es similar a los pepinos a los que estamos acostumbrados. Y la característica "rabiosa" que recibió por la extraña forma de reproducción. Al madurar, los frutos rebotan en los tallos. Como resultado, se abre un agujero a través del cual el pepino dispara una sustancia que contiene semillas aptas para la germinación, aplicando reactividad. Y el pepino en sí rebota hasta doce metros hacia el lado opuesto al tiro.

La manifestación de la propulsión a chorro en la naturaleza y la tecnología está sujeta a las mismas leyes del universo. La humanidad está utilizando cada vez más estas leyes para lograr sus objetivos no solo en la atmósfera de la Tierra, sino también en la inmensidad del espacio, y la propulsión a chorro es un ejemplo sorprendente de esto.