Fizika. Reaktivno kretanje u prirodi i tehnologiji. Zanimljive informacije o mlaznom pogonu Gdje se mlazni pogon javlja u prirodi

Višetonski svemirski brodovi uzdižu se u nebo, a prozirne želatinozne meduze, sipe i hobotnice vješto manevriraju morskim vodama – što im je zajedničko? Ispada da se u oba slučaja za kretanje koristi princip mlaznog pogona. Toj je temi posvećen naš današnji članak.

Pogledajmo povijest

Najviše prvi pouzdani podaci o projektilima datiraju iz 13. stoljeća. Koristili su ih Hindusi, Kinezi, Arapi i Europljani u borbi kao borbeno i signalno oružje. Nakon toga uslijedila su stoljeća gotovo potpunog zaborava ovih uređaja.

U Rusiji je ideja o korištenju mlaznog motora oživjela zahvaljujući djelima revolucionara Nikolaja Kibalchicha. Sjedeći u kraljevskim tamnicama, razvio se ruski projekt mlazni motor i zrakoplov za ljude. Kibalchich je pogubljen, a njegov je projekt dugi niz godina skupljao prašinu u arhivima carske tajne policije.

Primljene su glavne ideje, crteži i izračuni ovog talentiranog i hrabrog čovjeka daljnji razvoj u djelima K.E. Tsiolkovskog, koji je predložio njihovu upotrebu za međuplanetarne komunikacije. Od 1903. do 1914. objavio je niz radova, u kojima uvjerljivo dokazuje mogućnost korištenja mlaznog pogona za istraživanje svemira i potkrepljuje uputnost uporabe višestupanjskih raketa.

Mnoga od Tsiolkovskyjevih znanstvenih dostignuća i danas se koriste u raketnoj industriji.

Biološke rakete

Kako je uopće nastala ideja preseljenja, počevši od vlastitog mlaza? Možda su pomno promatrajući morski život, stanovnici obalnih područja primijetili kako se to događa u životinjskom carstvu.

Na primjer, kapica pomiče se zbog reaktivne sile vodenog mlaza izbačenog iz ljuske tijekom brzog kompresije njegovih ventila. Ali nikada neće pratiti najbrže plivače – lignje.

Njihova tijela nalik raketama jure s repom naprijed, izbacujući pohranjenu vodu iz posebnog lijevka. kreću se po istom principu, istiskujući vodu stežući svoju prozirnu kupolu.

Priroda je obdarila "mlazni motor" i biljku tzv "špricajući krastavac". Kada su njezini plodovi potpuno zreli, kao odgovor na najmanji dodir, izbacuje gluten sa sjemenkama. Sam fetus se baca u suprotnom smjeru na udaljenost do 12 m!

Ni morski život ni biljke ne poznaju fizičke zakone koji su u osnovi ovog načina putovanja. Pokušat ćemo to shvatiti.

Fizički temelji principa mlaznog pogona

Prijeđimo najprije na najjednostavniji eksperiment. Napuhnite gumenu loptu i, ne vežući ga, pustimo u slobodan let. Brzo kretanje lopte nastavit će se sve dok je struja zraka koja izlazi iz nje dovoljno jaka.

Da bismo objasnili rezultate ovog eksperimenta, trebali bismo se obratiti Zakonu III, koji to kaže dva tijela međusobno djeluju silama jednakim po veličini i suprotnim po smjeru. Posljedično, sila kojom lopta djeluje na mlazove zraka koji iz nje izlaze jednaka je sili kojom zrak gura loptu od sebe.

Prenesimo ovo razmišljanje na raketu. Ti uređaji velikom brzinom izbacuju dio svoje mase, uslijed čega i sami dobivaju ubrzanje u suprotnom smjeru.

Sa stajališta fizike, ovo proces je jasno objašnjen zakonom održanja količine gibanja. Moment je umnožak mase tijela prema njegovoj brzini (mv) Dok raketa miruje, njezina brzina i zamah jednaki su nuli. Ako se iz njega izbaci mlazni mlaz, tada preostali dio, prema zakonu održanja količine gibanja, mora postići takvu brzinu da je ukupni impuls još uvijek jednak nuli.

Okrenimo se formulama:

m g v g + m p v p = 0;

m g v g = - m p v p,

gdje m g v g zamah stvoren mlazom plinova, m p v p zamah koji je primila raketa.

Znak minus pokazuje da je smjer kretanja rakete i mlaza suprotan.

Uređaj i princip rada mlaznog motora

U tehnologiji, mlazni motori pokreću avione, rakete i lansiraju svemirske letjelice u orbite. Ovisno o namjeni, imaju drugačiji uređaj. Ali svaki od njih ima zalihu goriva, komoru za njegovo izgaranje i mlaznicu koja ubrzava mlaznu struju.

Međuplanetarne automatske stanice također su opremljene odjeljkom za instrumente i kabinama sa sustavom za održavanje života za astronaute.

Moderne svemirske rakete složene su višestupanjske letjelice koje koriste najnovija dostignuća u inženjerstvu. Nakon lansiranja prvo izgara gorivo u donjem stupnju, nakon čega se odvaja od rakete, smanjujući njezinu ukupnu masu i povećavajući brzinu.

Zatim se u drugoj fazi troši gorivo i tako dalje. Na kraju se zrakoplov dovodi na unaprijed zadanu putanju i započinje samostalan let.

Hajdemo malo sanjati

Veliki sanjar i znanstvenik K.E. Tsiolkovsky dao je budućim generacijama povjerenje da će mlazni motori omogućiti čovječanstvu da se izvuče iz Zemljine atmosfere i pojuri u svemir. Njegovo predviđanje se obistinilo. Mjesec, pa čak i udaljene komete, uspješno istražuju svemirske letjelice.

U astronautici se koriste tekući mlazni motori. Koristeći naftne derivate kao gorivo, ali brzine koje se uz njihovu pomoć mogu postići nedostatne su za vrlo duge letove.

Možda ćete vi, dragi naši čitatelji, svjedočiti letovima zemljana u druge galaksije na vozilima s nuklearnim, termonuklearnim ili ionskim mlaznim motorima.

Ako vam je ova poruka korisna, lijepo je vidjeti vas.

Zakon održanja količine gibanja je od velike važnosti kada se razmatra mlazni pogon.
Pod, ispod mlazni pogon razumjeti kretanje tijela koje se događa kada se neki njegov dio odvoji određenom brzinom u odnosu na njega, na primjer, kada proizvodi izgaranja istječu iz mlaznice mlaznog zrakoplova. U ovom slučaju tzv Reaktivna sila gurajući tijelo.
Posebnost reaktivne sile leži u činjenici da ona nastaje kao rezultat interakcije dijelova samog sustava bez ikakve interakcije s vanjskim tijelima.
Dok sila koja daje ubrzanje, na primjer, pješaku, brodu ili zrakoplovu, nastaje samo zbog interakcije tih tijela sa zemljom, vodom ili zrakom.

Dakle, kretanje tijela može se dobiti kao rezultat istjecanja mlaza tekućine ili plina.

U prirodi, mlazni pogon je svojstven uglavnom živim organizmima koji žive u vodenom okolišu.

U tehnologiji se mlazni pogon koristi u riječnom transportu (mlazni motori), u automobilskoj industriji (trkaći automobili), u vojnom poslovanju, u zrakoplovstvu i astronautici.
Svi moderni brzi zrakoplovi opremljeni su mlaznim motorima. u stanju su osigurati potrebnu brzinu leta.
U svemiru je nemoguće koristiti druge motore osim mlaznih, jer tamo nema potpore od koje bi se moglo dobiti ubrzanje.

Povijest razvoja mlazne tehnologije

Tvorac ruskog vojnog projektila bio je topnički znanstvenik K.I. Konstantinov. Uz težinu od 80 kg, domet rakete Konstantinov dosegao je 4 km.

Ideju korištenja mlaznog pogona u zrakoplovu, projekt mlaznog aeronautičkog uređaja, iznio je 1881. godine N.I. Kibalchich.

Godine 1903. poznati fizičar K.E. Tsiolkovsky je dokazao mogućnost leta u međuplanetarnom prostoru i razvio projekt za prvi raketoplan s tekućim mlaznim motorom.

K.E. Tsiolkovsky je dizajnirao svemirski raketni vlak, sastavljen od niza raketa koje rade naizmjence i nestaju kako se gorivo potroši.

Principi korištenja mlaznih motora

Srce svakog mlaznog motora je komora za izgaranje, u kojoj se tijekom izgaranja goriva stvaraju plinovi koji imaju vrlo visoku temperaturu i vrše pritisak na stijenke komore. Plinovi se velikom brzinom izbacuju iz uske raketne mlaznice i stvaraju mlazni potisak. U skladu sa zakonom održanja količine gibanja, raketa dobiva brzinu u suprotnom smjeru.

Zamah sustava (produkti raketnog izgaranja) ostaje jednak nuli. Budući da se masa rakete smanjuje, čak i uz konstantnu brzinu istjecanja plina, njezina brzina će se povećavati, postupno dosežući svoju maksimalnu vrijednost.
Kretanje rakete primjer je gibanja tijela promjenjive mase. Za izračunavanje njegove brzine koristi se zakon održanja količine gibanja.

Mlazni motori se dijele na raketne motore i mlazne motore.

Raketni motori su kruta ili tekuća goriva.
U raketnim motorima na kruto gorivo gorivo koje sadrži i zapaljivo i oksidacijsko sredstvo bit će ubačeno u unutrašnjost komore za izgaranje motora.
V tekući mlazni motori dizajniran za lansiranje svemirskih letjelica, gorivo i oksidant se pohranjuju odvojeno u posebne spremnike i pumpaju se u komoru za izgaranje uz pomoć pumpi. Kao gorivo mogu koristiti kerozin, benzin, alkohol, tekući vodik itd., a tekući kisik može se koristiti kao oksidant potrebno za izgaranje. dušična kiselina, i tako dalje.

Moderne trostupanjske svemirske rakete lansiraju se okomito, a nakon što prođu kroz guste slojeve atmosfere, prenose se na let u zadanom smjeru. Svaki stupanj rakete ima svoj spremnik goriva i spremnik za oksidator, kao i vlastiti mlazni motor. Kako gorivo izgara, istrošeni raketni stupnjevi se odbacuju.

Zračno-mlazni motori trenutno se uglavnom koristi u zrakoplovima. Njihova glavna razlika od raketnih motora je u tome što kisik iz zraka koji ulazi u motor iz atmosfere služi kao oksidant za izgaranje goriva.
Zračni mlazni motori uključuju motore s turbopunjačem s aksijalnim i centrifugalnim kompresorima.
Zrak u tim motorima se uvlači i komprimira kompresorom koji pokreće plinska turbina. Plinovi koji izlaze iz komore za izgaranje stvaraju reaktivnu silu potiska i rotiraju rotor turbine.

Pri vrlo velikim brzinama leta može se izvršiti kompresija plinova u komori za izgaranje zbog nadolazećeg dolaznog strujanja zraka. Nema potrebe za kompresorom.

Završeno:
Student
Skupine 1-121
Okuneva Alena
Provjereno:
P. L. Vineaminovna

Grad Perevoz
2011
Sadržaj:

Uvod: što je Mlazni pogon………………………………………………………… …..…………………………………..3
Zakon održanja impulsa ………………………………………………………………… .4
Primjena mlaznog pogona u prirodi ………………………… ..….… .... 5
Primjena mlaznog pogona u tehnologiji ……. ………………… ...… ..….… .6
Mlazni pogon "Interkontinentalni projektil" ………… .. ……… ...… 7
Fizički temelji mlaznog motora..................... .................... 8
Klasifikacija mlaznih motora i osobitosti njihove uporabe ………………………………………………………………………. …………. …… .9
Značajke dizajna i izrade zrakoplova ..... 10
Zaključak ………………………………………………………………………………………………………… .11
Popis korištene literature ……………………………………………………………

"Mlazni pogon"
Reaktivno gibanje je kretanje tijela zbog odvajanja od njega određenom brzinom nekih njegovih dijelova. Reaktivno gibanje opisuje se na temelju zakona održanja količine gibanja.
Mlazni pogon, koji se danas koristi u avionima, raketama i svemirskim projektilima, karakterističan je za hobotnice, lignje, sipe, meduze - svi oni, bez iznimke, koriste reakciju (povratak) bačenog mlaza vode za plivanje.
Primjeri mlaznog pogona mogu se naći i u biljnom svijetu.
U južnim zemljama postoji biljka koja se zove "ludi krastavac". Dovoljno je samo lagano dodirnuti zrelo voće, koje izgleda kao krastavac, jer se odbija od peteljke, a kroz otvor nastalu iz ploda, tekućina sa sjemenkama izleti fontanom brzinom do 10 m / s.

Sami krastavci odlijeću u suprotnom smjeru. Ludi krastavac (inače se zove "ženski pištolj") puca više od 12 m.

"Zakon održanja impulsa"
U zatvorenom sustavu vektorski zbroj impulsa svih tijela uključenih u sustav ostaje konstantan za sve interakcije između tijela ovog sustava.
Ovaj temeljni zakon prirode naziva se zakon održanja količine gibanja. To je posljedica drugog i trećeg Newtonovog zakona. Razmotrimo dva tijela u interakciji koja su dio zatvorenog sustava.
Sile interakcije između ovih tijela označit će se sa i Prema trećem Newtonovom zakonu Ako ova tijela međusobno djeluju tijekom vremena t, tada su impulsi sila međudjelovanja jednaki po veličini i usmjereni u suprotnim smjerovima: Primijenite drugi zakon Newtona ovim tijelima:

"Upotreba mlaznog pogona u prirodi"
Mlazni pogon koriste mnogi mekušci - hobotnice, lignje, sipe. Na primjer, školjka se pomiče naprijed zbog reaktivne sile struje vode koja se izbacuje iz školjke kada su njezini ventili oštro komprimirani.

Hobotnica
Sipa se, kao i većina glavonožaca, u vodi kreće na sljedeći način. Kroz bočni prorez i poseban lijevak ispred tijela uvlači vodu u škržnu šupljinu, a zatim kroz lijevak energično izbacuje mlaz vode. Sipa usmjerava cijev lijevka u stranu ili natrag i brzo istiskujući vodu iz nje, može se kretati u različitim smjerovima.
Salpa je morska životinja prozirnog tijela, kada se kreće, prima vodu kroz prednji otvor, a voda ulazi u široku šupljinu, unutar koje su škrge ispružene dijagonalno. Čim životinja popije dug gutljaj vode, rupa se zatvara. Tada se skupljaju uzdužni i poprečni mišići salpe, skuplja se cijelo tijelo, a voda se istiskuje kroz stražnji otvor. Reakcija mlaza koji teče gura salpu naprijed. Najveći interes je mlazni motor squid. Lignja je najveći beskralježnjak stanovnik oceanskih dubina. Lignje su dostigle najveće savršenstvo u mlaznoj navigaciji. Njihova tijela čak i svojim vanjskim oblicima kopiraju raketu. Poznavajući zakon održanja zamaha, možete promijeniti vlastitu brzinu kretanja u otvorenom prostoru. Ako ste u čamcu i imate nekoliko teškog kamenja, tada ćete se bacanjem kamenja u određenom smjeru kretati u suprotnom smjeru. Isto će se dogoditi u svemiru, ali tamo za to koriste mlazne motore.

"Upotreba mlaznog pogona u tehnologiji"
Krajem prvog tisućljeća nove ere, Kina je izumila mlazni pogon, koji je pokretao rakete – bambusove cijevi napunjene barutom, korištene su i kao zabava. Jedan od prvih projekata automobila također je bio s mlaznim motorom i ovaj je projekt pripadao Newtonu.
Autor prvog svjetskog projekta mlaznog zrakoplova dizajniranog za ljudski let bio je ruski revolucionar N.I. Kibalchich. Pogubljen je 3. travnja 1881. zbog sudjelovanja u pokušaju atentata na cara Aleksandra II. Svoj je projekt razvio u zatvoru nakon smrtne presude. Kibalchich je napisao: “Dok sam bio u zatvoru, nekoliko dana prije svoje smrti, pišem ovaj projekt. Vjerujem u izvedivost svoje ideje i to uvjerenje me podržava u mojoj strašnoj situaciji... Mirno ću se suočiti sa smrću, znajući da moja ideja neće propasti sa mnom."
Ideju korištenja raketa za svemirske letove predložio je početkom ovog stoljeća ruski znanstvenik Konstantin Eduardovič Tsiolkovsky. Godine 1903. članak učitelja Kaluške gimnazije K.E. Tsiolkovsky "Istraživanje svjetskih prostora mlaznim uređajima". Ovaj rad sadržavao je najvažniju matematičku jednadžbu za astronautiku, danas poznatu kao "formula Ciolkovskog", koja opisuje gibanje tijela promjenjive mase. Nakon toga je razvio shemu za raketni motor na tekuće gorivo, predložio višestupanjski dizajn rakete i izrazio ideju o mogućnosti stvaranja cijelih svemirskih gradova u orbiti blizu Zemlje. Pokazao je da je jedini uređaj sposoban svladati silu gravitacije raketa, t.j. aparat s mlaznim motorom koji koristi gorivo i oksidant koji se nalazi na samom aparatu. Sovjetske rakete prve su stigle do Mjeseca, obišle ​​Mjesec i fotografirale njegovu nevidljivu stranu sa Zemlje, prve su stigle do planeta Venere i dopremile znanstvene instrumente na njegovu površinu. Godine 1986. dvije sovjetske letjelice Vega-1 i Vega-2 ispitivale su Halleyev komet iz neposredne blizine, približavajući se Suncu jednom u 76 godina.

Mlazni pogon "Interkontinentalna raketa"
Čovječanstvo je oduvijek sanjalo o putovanju u svemir. Pisci beletristike, znanstvenici, sanjari predložili su razna sredstva za postizanje ovog cilja. Ali jedino sredstvo koje čovjeku stoji na raspolaganju, uz pomoć kojeg je moguće svladati silu gravitacije i odletjeti u svemir dugi niz stoljeća, nije izmislio niti jedan znanstvenik, niti jedan pisac znanstvene fantastike. K.E. Tsiolkovsky - utemeljitelj teorije svemirskih letova.
Prvi put je san i težnje mnogih ljudi prvi put približio stvarnosti ruski znanstvenik Konstantin Eduardovič Ciolkovski (1857-1935), koji je pokazao da je jedini aparat sposoban prevladati gravitaciju raketa, on je prvi predstavlja znanstveni dokaz o mogućnosti korištenja rakete za letove u svemir, izvan granica zemljine atmosfere i na druge planete Sunčevog sustava. Tsoilkovsky je raketu nazvao aparatom s mlaznim motorom koji koristi gorivo i oksidant na njemu.
Kao što znate iz tečaja fizike, hitac iz pištolja prati trzaj. Prema Newtonovim zakonima, metak i pištolj letjeli bi u različitim smjerovima istom brzinom da imaju istu masu. Odbačena masa plinova stvara reaktivnu silu, zahvaljujući kojoj se može osigurati kretanje, kako u zraku tako iu bezzračnom prostoru, tako nastaje trzaj. Što je veću silu trzaja naše rame, to je veća masa i brzina izlaznih plinova, a posljedično, što je reakcija pištolja jača, to je i reaktivna sila veća. Ove se pojave objašnjavaju zakonom održanja količine gibanja:
vektorski (geometrijski) zbroj impulsa tijela koja čine zatvoreni sustav ostaje konstantan za bilo koje gibanje i interakcije tijela sustava.
Predstavljena formula Ciolkovskog temelj je na kojem se temelji cjelokupni proračun modernih projektila. Broj Tsiolkovskog je omjer mase goriva i mase rakete na kraju rada motora - prema težini prazne rakete.
Tako je utvrđeno da najveća moguća brzina rakete ovisi prvenstveno o brzini istjecanja plinova iz mlaznice. A brzina istjecanja plina iz mlaznice, zauzvrat, ovisi o vrsti goriva i temperaturi struje plina. To znači da što je temperatura veća, to je veća brzina. Zatim, za pravu raketu, morate odabrati najkaloričnije gorivo koje daje najveću količinu topline. Formula pokazuje da, između ostalog, brzina rakete ovisi o početnoj i konačnoj masi rakete, o tome koliko njezine težine otpada na gorivo, a koji dio na beskorisne (u smislu brzine leta) strukture: tijelo , mehanizmi itd. itd.
Glavni zaključak iz ove formule Ciolkovskog za određivanje brzine svemirske rakete je da će u bezzračnom prostoru raketa razvijati veću brzinu, što je veća brzina istjecanja plinova i što je veći broj Ciolkovskog.

"Fizički temelji mlaznog motora"
Suvremeni snažni mlazni motori raznih tipova temelje se na principu izravne reakcije, t.j. princip stvaranja pogonske sile (ili potiska) u obliku reakcije (povratka) mlaza "radne tvari" koja istječe iz motora, obično plinova sa žarnom niti. Svi motori imaju dva procesa pretvorbe energije. Najprije se kemijska energija goriva pretvara u toplinsku energiju produkata izgaranja, a zatim se toplinska energija koristi za obavljanje mehaničkog rada. Takvi motori uključuju klipne motore automobila, dizelske lokomotive, parne i plinske turbine elektrana itd. Nakon što se u toplinskom stroju formiraju vrući plinovi koji sadrže veliku toplinsku energiju, ta se energija mora pretvoriti u mehaničku energiju. Uostalom, motori se koriste za izvođenje mehanički rad, nešto za "premjestiti", provesti u djelo, svejedno, bilo da se radi o dinamu na zahtjev za dodavanje crteža elektrani, dizel lokomotivi, automobilu ili avionu. Da bi toplinska energija plinova prešla u mehaničku energiju, njihov volumen se mora povećati. Ovim širenjem plinovi obavljaju posao koji troši njihovu unutarnju i toplinsku energiju.
Mlaznica može imati različite oblike i, osim toga, različite dizajne ovisno o vrsti motora. Glavna stvar je brzina kojom plinovi izlaze iz motora. Ako ova brzina istjecanja ne prelazi brzinu kojom se zvučni valovi šire u izlaznim plinovima, tada je mlaznica jednostavan cilindrični ili sužavajući segment cijevi. Ako brzina istjecanja mora premašiti brzinu zvuka, tada se mlaznici daje oblik cijevi koja se širi ili se najprije sužava, a zatim širi (Lovely sapnica). Samo u cijevi ovakvog oblika, kako pokazuju teorija i iskustvo, plin se može ubrzati do nadzvučnih brzina, a prekoračiti "zvučnu barijeru".

"Klasifikacija mlaznih motora i značajke njihove uporabe"
Međutim, ovo moćno deblo, princip izravne reakcije, iznjedrilo je ogromnu krunu "obiteljskog stabla" obitelji mlaznih motora. Da biste se upoznali s glavnim granama njegove krune, okrunivši "deblo" izravne reakcije. Ubrzo, kao što možete vidjeti na slici (vidi dolje), ovo deblo je podijeljeno na dva dijela, kao da je rascijepljeno udarom groma. Oba nova debla jednako su ukrašena moćnim krunama. Ova podjela nastala je zbog činjenice da se svi "kemijski" mlazni motori dijele u dvije klase, ovisno o tome koriste li za svoj rad okolni zrak ili ne.
U nekompresorskom motoru drugog tipa, ramjet, nema čak ni ove rešetke ventila i tlak u komori za izgaranje raste kao posljedica pritiska velike brzine, t.j. kočenje nadolazećeg protoka zraka koji ulazi u motor u letu. Jasno je da takav motor može raditi samo kada zrakoplov već leti dovoljno velikom brzinom, neće razviti potisak na parkiralištu. Ali s druge strane, pri vrlo velikoj brzini, 4-5 puta većoj od brzine zvuka, ramjet motor razvija vrlo veliki potisak i troši manje goriva od bilo kojeg drugog "kemijskog" mlaznog motora u ovim uvjetima. Zato ramjet motori.
itd...................

Za mnoge ljude, sam pojam "mlaznog pogona" snažno je povezan sa suvremenim dostignućima znanosti i tehnologije, posebice fizike, a u glavama im se pojavljuju slike mlaznih aviona ili čak svemirskih brodova koji lete nadzvučnim brzinama koristeći zloglasne mlazne motore. Zapravo, fenomen mlaznog pogona mnogo je drevniji čak i od samog čovjeka, jer se pojavio mnogo prije nas ljudi. Da, mlazni pogon aktivno je zastupljen u prirodi: meduze i sipe milijunima godina plivaju u dubinama mora po istom principu po kojem danas lete moderni nadzvučni mlazni zrakoplovi.

Povijest mlaznog pogona

Od davnina su razni znanstvenici promatrali fenomene mlaznog pogona u prirodi, pa je o njemu ranije od bilo koga drugog pisao starogrčki matematičar i mehaničar Heron, međutim, nikada nije otišao dalje od teorije.

Ako govorimo o praktičnoj primjeni mlaznog pogona, prvi su ovdje bili inventivni Kinezi. Oko 13. stoljeća pogodili su posuditi princip kretanja hobotnica i sipa pri izumu prvih projektila, koje su počeli koristiti, kako za vatromet, tako i za vojne operacije (kao borbeno i signalno oružje). Nešto kasnije, ovaj korisni izum Kineza usvojili su Arapi, a od njih već i Europljani.

Naravno, prve uvjetno raketne rakete imale su relativno primitivan dizajn i nekoliko stoljeća se praktički nisu ni na koji način razvijale, činilo se da je povijest razvoja mlaznog pogona stala. Proboj u ovom pitanju dogodio se tek u 19. stoljeću.

Tko je otkrio mlazni pogon?

Možda se lovorike otkrića mlaznog pogona u "novom vremenu" mogu dodijeliti Nikolaju Kibalčiču, ne samo talentiranom ruskom izumitelju, već i revolucionarnoj Narodnoj volji. Stvorio je svoj projekt mlaznog motora i zrakoplova za ljude dok je sjedio u carskom zatvoru. Kasnije je Kibalchich pogubljen zbog svojih revolucionarnih aktivnosti, a njegov projekt ostao je skupljati prašinu na policama u arhivima carske tajne policije.

Kasnije su Kibalchichova djela u tom smjeru otkrivena i nadopunjena radovima drugog talentiranog znanstvenika K.E. Tsiolkovskog. Od 1903. do 1914. objavio je niz radova u kojima je uvjerljivo dokazao mogućnost korištenja mlaznog pogona u stvaranju svemirskih brodova za proučavanje svemira. Također je formirao princip korištenja višestupanjskih projektila. Do danas se mnoge ideje Ciolkovskog koriste u raketnoj industriji.

Primjeri mlaznog pogona u prirodi

Zasigurno ste tijekom kupanja u moru vidjeli meduze, ali jedva da ste pomislili da se ova nevjerojatna (i također spora) stvorenja kreću upravo uz pomoć mlaznog pogona. Naime, skupljanjem svoje prozirne kupole istiskuju vodu koja meduzama služi kao svojevrsni "mlazni motor".

Sipa također ima sličan mehanizam kretanja - kroz poseban lijevak ispred tijela i kroz bočni prorez uvlači vodu u svoju škržnu šupljinu, a zatim je energično izbacuje kroz lijevak, usmjeren unatrag ili u stranu (ovisno o smjer kretanja željene sipe).

No, najzanimljiviji mlazni motor koji je stvorila priroda nalazi se u lignjama, koje se s pravom mogu nazvati "živim torpedima". Uostalom, čak i tijelo ovih životinja svojim oblikom podsjeća na raketu, iako je u stvari sve upravo suprotno - ova raketa svojim dizajnom kopira tijelo lignje.

Ako lignja treba brzo zabaciti, koristi svoj prirodni mlazni motor. Tijelo joj je okruženo plaštem, posebnim mišićnim tkivom, a polovica volumena cijele lignje otpada na plaštnu šupljinu u koju usisava vodu. Zatim naglo izbacuje sakupljen mlaz vode kroz usku mlaznicu, pritom preklapajući svih svojih deset ticala preko glave na način da poprime aerodinamičan oblik. Zahvaljujući tako naprednoj mlaznoj navigaciji, lignje mogu postići impresivne brzine od 60-70 km na sat.

Među vlasnicima mlaznog motora u prirodi postoje biljke, i to takozvani "ludi krastavac". Kada njezini plodovi sazriju, kao odgovor na najlakši dodir, izbacuje gluten sa sjemenkama

Zakon o mlaznom pogonu

Lignje, "ludi krastavci", meduze i druge sipe koriste mlazni pogon od davnina, ne razmišljajući o njegovoj fizičkoj biti, ali pokušat ćemo odgonetnuti što je bit mlaznog pogona, kakvo se kretanje naziva reaktivnim, i dati mu definiciju.

Za početak možete pribjeći jednostavnom eksperimentu – napuhnete li običan balon zrakom i, bez vezanja, pustite ga da leti, letjet će brzo sve dok mu ne ponestane zraka. Taj se fenomen objašnjava trećim Newtonovim zakonom, koji kaže da dva tijela međusobno djeluju silama jednakim po veličini i suprotnim smjerom.

Odnosno, sila udarca lopte na zračne tokove koji iz nje izlaze jednaka je sili kojom zrak gura loptu od sebe. Radi raketa, slična lopti, koja velikom brzinom izbacuje dio svoje mase, a pritom dobiva snažno ubrzanje u suprotnom smjeru.

Zakon održanja količine gibanja i mlaznog pogona

Fizika objašnjava proces mlaznog pogona. Impuls je umnožak tjelesne mase po njegovoj brzini (mv). Kada raketa miruje, njen zamah i brzina su nula. Kada se iz njega počne izbacivati ​​mlazni mlaz, ostatak, prema zakonu održanja količine gibanja, mora postići takvu brzinu pri kojoj će ukupni impuls i dalje biti jednak nuli.

Formula mlaznog pogona

Općenito, mlazni pogon može se opisati sljedećom formulom:
m s v s + m p v p = 0
m s v s = -m p v p

gdje je m s v s impuls koji stvara mlaz plina, m p v p impuls koji je primila raketa.

Znak minus pokazuje da su smjer kretanja rakete i sila mlaznog kretanja mlaza suprotni.

Mlazni pogon u tehnici - princip rada mlaznog motora

V Moderna tehnologija mlazni pogon igra vrlo važnu ulogu, jer mlazni motori pokreću zrakoplove i svemirske brodove. Stvarni dizajn mlaznog motora može se razlikovati ovisno o njegovoj veličini i namjeni. Ali, na ovaj ili onaj način, svatko od njih ima

• opskrba gorivom,
• komora za sagorijevanje goriva,
• mlaznica, čija je zadaća ubrzati mlaznu struju.

Ovako izgleda mlazni motor.

Korištenje mlaznog pogona u prirodi Mnogi od nas su se u životu susreli plivajući u moru s meduzama. Ali malo je ljudi mislilo da meduze koriste mlazni pogon za kretanje. I često je učinkovitost morskih beskralježnjaka koji koriste mlazni pogon mnogo veća od one tehno izuma.

Sipa Sipa se, kao i većina glavonožaca, u vodi kreće na sljedeći način. Kroz bočni prorez i poseban lijevak ispred tijela uvlači vodu u škržnu šupljinu, a zatim kroz lijevak energično izbacuje mlaz vode. Sipa usmjerava cijev lijevka u stranu ili natrag i brzo istiskujući vodu iz nje, može se kretati u različitim smjerovima.

Lignje Lignje su najveći beskralježnjaci stanovnik oceanskih dubina. Kreće se po principu mlaznog pogona, upija vodu, a zatim je ogromnom snagom gura kroz posebnu rupu - "lijevak", te se velikom brzinom (oko 70 km/h) kreće unatrag u trzajima. U tom se slučaju svih deset ticala lignje skuplja u čvor iznad glave i ona dobiva aerodinamičan oblik.

Leteća lignja Ovo je mala životinja veličine haringe. Progoni ribu s takvom naglom da često iskače iz vode, prešavši poput strijele preko njezine površine. Razvijajući maksimalni mlazni potisak u vodi, pilotska lignja uzlijeće u zrak i leti iznad valova više od pedeset metara. Vrhunac leta žive rakete leži toliko visoko iznad vode da leteće lignje često slijeću na palube oceanskih brodova. Četiri do pet metara nije rekordna visina na koju se lignje dižu u nebo. Ponekad lete i više.

Hobotnice I hobotnice mogu letjeti. Francuski prirodoslovac Jean Verany vidio je običnu hobotnicu kako ubrzava u akvariju i iznenada je skočila iz vode unatrag. Nakon što je opisao luk dug pet metara u zraku, skočio je natrag u akvarij. Skupljajući brzinu za skok, hobotnica se kretala ne samo zbog mlaznog potiska, već je i veslala pipcima.

Besni krastavac U južnim zemljama (pa i na našoj obali Crnog mora) raste biljka koja se zove "ludi krastavac". Dovoljno je samo lagano dodirnuti zrelo voće, slično krastavcu, jer se odbija od peteljke, a kroz rupu koja se formira iz ploda brzinom do 10 m / s, izlijeće tekućina sa sjemenkama. Ludi krastavac (inače se zove "ženski pištolj") puca više od 12 m.