Moto reattivo in tecnologia, natura. Biofisica: propulsione a getto nella natura vivente Manifestazione della propulsione a getto in natura

Non era il primo motore a reazione del mondo. gli scienziati hanno osservato e studiato anche prima degli esperimenti di Newton e fino ai giorni nostri: Propulsione a jet aereo.

filatore di airone

1800 anni prima degli esperimenti di Newton primo motore a getto di vapore realizzato da un meraviglioso inventore Airone di Alessandria-antico meccanico greco, la sua invenzione è stata nominata filatore di airone.

Airone di Alessandria, un antico meccanico greco, inventò la prima turbina a getto di vapore al mondo. Sappiamo poco di Airone di Alessandria. Era figlio di un barbiere e discepolo di un altro famoso inventore, Ctesibia... Geron visse ad Alessandria circa duemilacentocinquanta anni fa. Nel dispositivo inventato da Heron, il vapore di una caldaia, sotto la quale ardeva un fuoco, passava attraverso due tubi in una palla di ferro. I tubi fungevano contemporaneamente da asse attorno al quale questa palla poteva ruotare. Altri due tubi, curvi come la lettera "L", erano attaccati alla palla in modo che permettessero al vapore di fuoriuscire dalla palla. Quando veniva acceso un fuoco sotto il calderone, l'acqua bolliva e il vapore si precipitava nella palla di ferro, e da essa, attraverso tubi ricurvi, usciva con forza. Allo stesso tempo, la palla ruotava nella direzione opposta a quella in cui sono usciti i getti di vapore, ciò accade in conformità con. Questo giradischi può essere definito la prima turbina a getto di vapore al mondo.

razzo cinese

Ancor prima, molti anni prima dell'Airone di Alessandria, in Cina inventarono anche motore a reazione dispositivo un po' diverso, ora chiamato razzo di fuochi d'artificio... I razzi di fuochi d'artificio non devono essere confusi con i loro omonimi: i razzi di segnalazione, che vengono utilizzati nell'esercito e nella marina, e vengono anche sparati nei giorni delle festività nazionali al ruggito dei saluti dell'artiglieria. I razzi di segnalazione sono semplicemente proiettili compressi da una sostanza che brucia con una fiamma colorata. Sono sparati da pistole di grosso calibro - lanciarazzi.

I razzi di segnalazione sono proiettili compressi da una sostanza che brucia con una fiamma colorata. razzo cineseè un tubo di cartone o metallo, chiuso a un'estremità e riempito con una composizione in polvere. Quando questa miscela si accende, un getto di gas, fuoriuscendo ad alta velocità dall'estremità aperta del tubo, fa volare il razzo in direzione opposta a quella del getto di gas. Un tale razzo può decollare senza l'aiuto di un lanciarazzi a pistola. Un bastone attaccato al corpo del razzo rende il suo volo più stabile e diretto.

Fuochi d'artificio con razzi cinesi.

Abitanti del mare

Nel mondo animale:

Anche qui si incontra la propulsione a getto. Seppie, polpi e alcuni altri cefalopodi non hanno pinne né una coda potente e nuotano non peggio degli altri. abitanti del mare... Queste creature dal corpo molle hanno una sacca o una cavità piuttosto capiente nei loro corpi. L'acqua viene aspirata nella cavità, e poi l'animale con grande forza spinge fuori quest'acqua. La reazione dell'acqua espulsa costringe l'animale a nuotare nella direzione opposta alla direzione del flusso.

gatto che cade

Ma il modo più interessante di movimento è stato dimostrato da un ordinario gatto... Centocinquanta anni fa, un famoso fisico francese Marcel Despres ha dichiarato:

- Sai, le leggi di Newton non sono del tutto corrette. Il corpo può muoversi con l'aiuto delle forze interne, senza fare affidamento su nulla e senza allontanarsi da nulla. - Dove sono le prove, dove sono gli esempi? - protestarono gli ascoltatori. - Vuoi una prova? Mi scusi. Un gatto caduto accidentalmente dal tetto ne è la prova! Non importa come cade il gatto, anche a testa in giù, starà sicuramente a terra con tutte e quattro le zampe. Ma il gatto che cade non si appoggia a nulla e non si allontana da nulla, ma si gira rapidamente e con destrezza. (La resistenza dell'aria può essere trascurata - è troppo trascurabile.)

In effetti, tutti lo sanno: i gatti cadono; riescono sempre a rimettersi in piedi.

Il gatto che cade sta su quattro zampe. I gatti lo fanno istintivamente e gli umani possono fare lo stesso consapevolmente. I nuotatori che saltano da una torre nell'acqua sono in grado di eseguire una figura complessa: una tripla capriola, cioè girarsi tre volte in aria, e poi improvvisamente raddrizzarsi, sospendere la rotazione dei loro corpi e tuffarsi nell'acqua in un retta. Gli stessi movimenti, - senza interazione con alcun oggetto estraneo, si osservano nel circo durante l'esibizione di acrobati - ginnaste aeree.

Prestazioni di acrobati - ginnaste aeree. Il gatto che cade è stato fotografato con una cinepresa e poi visto fotogramma per fotogramma sullo schermo, che è quello che fa un gatto quando vola in aria. Si è scoperto che il gatto stava rapidamente roteando la zampa. La rotazione delle zampe provoca un movimento reciproco - la reazione di tutto il corpo, e gira nella direzione opposta al movimento delle zampe. Tutto avviene in stretta conformità con le leggi di Newton, ed è grazie a loro che il gatto si alza in piedi. Lo stesso accade in tutti i casi in cui una creatura vivente cambia il suo movimento nell'aria senza una ragione apparente.

Motoscafo

Gli inventori hanno avuto un'idea, perché non adottare il loro modo di nuotare dalle seppie. Hanno deciso di costruire una nave semovente con motore a reazione... L'idea è sicuramente fattibile. È vero, non c'era fiducia nella fortuna: gli inventori dubitavano che tale motoscafo meglio della solita vite. Era necessario fare un esperimento.

Una barca a reazione è una nave semovente con un motore a reazione. Scelsero un vecchio rimorchiatore, ne ripararono lo scafo, tolsero le eliche e misero una pompa dell'acqua nella sala macchine. Questa pompa pompava l'acqua di mare e la spingeva attraverso il tubo dietro la poppa con un forte flusso. Il piroscafo stava navigando, ma si muoveva ancora più lentamente del piroscafo a elica. E questo può essere spiegato semplicemente: un'elica ordinaria ruota dietro la poppa senza alcun impedimento, intorno c'è solo acqua; l'acqua nella pompa a getto era messa in moto quasi esattamente dalla stessa elica, ma non ruotava più sull'acqua, ma in un tubo stretto. Si è verificato l'attrito del getto d'acqua contro le pareti. L'attrito ha indebolito la spinta del getto. Il battello a vapore con un'elica a idrogetto navigava più lentamente di quello a elica e consumava più carburante. Tuttavia, non abbandonarono la costruzione di tali navi: trovarono importanti vantaggi. Una barca dotata di un'elica deve essere immersa nell'acqua, altrimenti l'elica schiumerà inutilmente l'acqua o girerà nell'aria. Pertanto, i piroscafi a vite hanno paura dei banchi e delle spaccature, non possono navigare in acque poco profonde. E i piroscafi a getto d'acqua possono essere costruiti a basso pescaggio e a fondo piatto: non hanno bisogno di profondità: dove passerà la barca, passerà anche il piroscafo a getto d'acqua. Le prime barche a idrogetto dell'Unione Sovietica furono costruite nel 1953 nel cantiere navale di Krasnoyarsk. Sono progettati per piccoli fiumi dove i piroscafi convenzionali non possono navigare.

Soprattutto ingegneri, inventori e scienziati sono stati impegnati nello studio della propulsione a getto quando armi da fuoco... Le prime pistole - tutti i tipi di pistole, moschetti e samopal - colpivano un uomo alla spalla ad ogni colpo. Dopo diverse dozzine di colpi, la spalla ha cominciato a far male così tanto che il soldato non poteva più mirare. I primi cannoni - squittii, unicorni, refrigeratori e bombarde - sono saltati indietro quando sono stati sparati, quindi è successo che i cannonieri-cannonieri sono stati storpi se non hanno avuto il tempo di schivare e saltare di lato. Il rinculo della pistola ha interferito con il tiro preciso, perché la pistola ha sussultato prima che il nucleo o la granata volassero fuori dalla canna. Questo ha confuso il vantaggio. La sparatoria si è rivelata non mirata.

Tiro con armi da fuoco. Gli ingegneri di artiglieria hanno iniziato a combattere il rinculo più di quattrocentocinquanta anni fa. In primo luogo, il carrello era dotato di un coltro, che si schiantò a terra e fungeva da solido supporto per la pistola. Poi hanno pensato che se il cannone fosse stato correttamente appoggiato da dietro, in modo che non avesse un posto dove rotolare indietro, il rinculo sarebbe scomparso. Ma è stato un errore. La legge di conservazione della quantità di moto non è stata presa in considerazione. I cannoni hanno rotto tutti i supporti e le carrozze si sono allentate così tanto che l'arma è diventata inadatta al lavoro di combattimento. Quindi gli inventori si resero conto che le leggi del movimento, come tutte le leggi della natura, non possono essere modificate a modo loro, possono essere "superate in astuzia" solo con l'aiuto della scienza - la meccanica. Alla carrozza, hanno lasciato un apri relativamente piccolo per l'arresto e hanno messo la canna della pistola sulla "slitta" in modo che solo una canna rotolasse indietro e non l'intera pistola. La canna era collegata al pistone del compressore, che si muove nel suo cilindro allo stesso modo del pistone di una macchina a vapore. Ma nel cilindro di un motore a vapore c'è vapore e nel compressore della pistola c'è olio e una molla (o aria compressa). Quando la canna del cannone si ritira, il pistone comprime la molla. Allo stesso tempo, l'olio viene forzato attraverso piccoli fori nel pistone sull'altro lato del pistone. C'è un forte attrito, che assorbe parzialmente il movimento della canna di rinculo, rendendolo più lento e fluido. Quindi la molla compressa si espande e riporta il pistone, e con esso la canna del fucile, nella sua posizione originale. L'olio preme sulla valvola, la apre e rifluisce liberamente sotto il pistone. Durante il fuoco rapido, la canna della pistola si muove avanti e indietro quasi continuamente. In un compressore per pistole, il rinculo viene assorbito dall'attrito.

Freno di bocca

Quando la potenza e la gittata dei cannoni aumentavano, il compressore non bastava a neutralizzare il rinculo. Per aiutarlo è stato inventato freno di bocca... Il freno di bocca è solo un corto tubo d'acciaio attaccato al foro e che funge da estensione di esso. Il suo diametro è maggiore del diametro del foro della canna, e quindi non interferisce minimamente con il proiettile che vola fuori dalla canna. Diversi fori oblunghi sono praticati nelle pareti del tubo lungo la circonferenza.

Freno di bocca - Riduce il rinculo delle armi da fuoco. I gas in polvere che fuoriescono dalla canna dell'arma in seguito al proiettile divergono immediatamente ai lati, e alcuni di essi cadono nei fori del freno di bocca. Questi gas colpiscono le pareti dei fori con grande forza, li respingono e volano fuori, ma non in avanti, ma leggermente obliquamente e all'indietro. Allo stesso tempo, premono sui muri in avanti e li spingono, e con loro l'intera canna della pistola. Aiutano la molla del monitor di fuoco perché tendono a far rotolare in avanti la canna. E mentre erano nella canna, hanno spinto indietro la pistola. Il freno di bocca riduce e attenua notevolmente il rinculo. Altri inventori hanno preso una strada diversa. Invece di combattere propulsione a jet e cercano di estinguerlo, hanno deciso di utilizzare il rollback dell'arma a beneficio della causa. Questi inventori hanno creato molti esempi di armi automatiche: fucili, pistole, mitragliatrici e cannoni, in cui il rinculo serve per buttare via il bossolo usato e ricaricare l'arma.

Artiglieria a razzo

Non puoi combattere affatto con il rinculo, ma usalo: dopotutto, azione e reazione (rinculo) sono equivalenti, uguali, uguali, quindi lascia effetto reattivo dei gas in polvere, invece di spingere indietro la canna del fucile, manda il proiettile in avanti verso il bersaglio. Così è stato creato artiglieria a razzo... In esso, un getto di gas colpisce non in avanti, ma all'indietro, creando una reazione in avanti nel proiettile. Per pistola a getto la costosa e pesante canna si rivela superflua. Un tubo di ferro più economico e semplice serve perfettamente per dirigere il volo del proiettile. Puoi fare a meno di un tubo e far scorrere il proiettile lungo due lamelle di metallo. Nella sua struttura, un razzo è simile a un razzo di fuochi d'artificio, è solo di dimensioni maggiori. Invece di un composto per stelle filanti colorate, nella sua testa viene posta una carica esplosiva di grande forza distruttiva. Il centro del proiettile è pieno di polvere da sparo, che, quando brucia, crea un potente getto di gas caldi che spingono il proiettile in avanti. In questo caso, la combustione della polvere da sparo può durare una parte significativa del tempo di volo, e non solo quel breve periodo di tempo durante il quale un proiettile convenzionale si muove nella canna di un cannone convenzionale. Lo scatto non è accompagnato da un suono così forte. L'artiglieria missilistica non è più giovane dell'artiglieria ordinaria, e forse anche più antica: antichi libri cinesi e arabi scritti più di mille anni fa riportano l'uso in combattimento dei missili. Nelle descrizioni delle battaglie dei tempi successivi, no, no, e ci sarà una menzione dei missili da combattimento. Quando le truppe britanniche conquistarono l'India, i guerrieri lanciarazzi indiani, con le loro frecce dalla coda di fuoco, terrorizzarono gli invasori britannici che resero schiava la loro patria. Per gli inglesi dell'epoca, le armi a reazione erano una curiosità. Granate a razzo inventate dal generale K. I. Konstantinov, coraggiosi difensori di Sebastopoli nel 1854-1855 respinsero gli attacchi delle truppe anglo-francesi.

Razzo

Un enorme vantaggio rispetto all'artiglieria ordinaria - non era necessario portare armi pesanti - attirò l'attenzione dei capi militari sull'artiglieria missilistica. Ma un altrettanto grave inconveniente ha impedito il suo miglioramento. Il fatto è che la carica propulsiva, o come si diceva una volta, la carica di forza, sapevano fare solo dalla polvere nera. E la polvere nera è pericolosa da maneggiare. È successo che durante la fabbricazione missili la carica di propellente è esplosa e gli operai sono morti. A volte il razzo esplodeva al momento del lancio e gli artiglieri morivano. Era pericoloso fabbricare e usare tali armi. Pertanto, non si è diffuso. Il lavoro iniziato con successo, tuttavia, non ha portato alla costruzione di un veicolo spaziale interplanetario. I fascisti tedeschi prepararono e scatenarono una sanguinosa guerra mondiale.

Missile

La carenza nella produzione di missili è stata eliminata dai progettisti e dagli inventori sovietici. Durante il Grande Guerra Patriottica hanno dato al nostro esercito eccellenti armi a reazione. Furono costruiti i mortai delle guardie - furono inventati i "Katyusha" e gli RS ("eres") - razzi.

Missile. In termini di qualità, l'artiglieria missilistica sovietica ha superato tutti i modelli stranieri e ha inflitto enormi danni al nemico. Difendendo la Patria, il popolo sovietico fu costretto a mettere tutti i risultati della missilistica al servizio della difesa. Negli stati fascisti, molti scienziati e ingegneri, anche prima della guerra, stavano sviluppando intensamente progetti per armi disumane di distruzione e omicidio di massa. Consideravano questo l'obiettivo della scienza.

Aerei a guida autonoma

Durante la guerra, gli ingegneri di Hitler ne costruirono diverse centinaia aereo a guida autonoma: proiettili "FAU-1" e razzi "FAU-2". Si trattava di conchiglie a forma di sigaro, lunghe 14 metri e con un diametro di 165 centimetri. Il micidiale sigaro pesava 12 tonnellate; di cui 9 tonnellate di carburante, 2 tonnellate di scafo e 1 tonnellata di esplosivo. "FAU-2" volava a una velocità massima di 5500 chilometri all'ora e poteva salire 170-180 chilometri di altezza. Questi mezzi di distruzione non differivano nella precisione del colpo ed erano adatti solo per sparare a bersagli così grandi come città grandi e densamente popolate. I fascisti tedeschi hanno rilasciato il "FAU-2" a 200-300 chilometri da Londra nell'aspettativa che la città sia grande - arriverà da qualche parte! È improbabile che Newton potesse immaginare che la sua arguta esperienza e le leggi del movimento da lui scoperte avrebbero costituito la base di un'arma creata dalla malizia bestiale nei confronti delle persone, e interi isolati di Londra sarebbero diventati rovine e sarebbero diventate le tombe delle persone catturate dal raid dei ciechi della FAU.

Navicella spaziale

Per molti secoli, le persone hanno coltivato il sogno di volare nello spazio interplanetario, di visitare la Luna, il misterioso Marte e la torbida Venere. Molti romanzi di fantascienza, novelle e racconti sono stati scritti su questo argomento. Gli scrittori hanno inviato i loro eroi a distanze altissime su cigni addestrati, in palloncini, in proiettili di cannone o in qualche altro modo incredibile. Tuttavia, tutti questi metodi di volo erano basati su invenzioni che non avevano alcun supporto nella scienza. Le persone credevano solo che un giorno sarebbero state in grado di lasciare il nostro pianeta, ma non sapevano come sarebbero state in grado di farlo. Scienziato meraviglioso Konstantin Eduardovich Tsiolkovsky nel 1903 per la prima volta ha dato una base scientifica all'idea del viaggio nello spazio... Ha dimostrato che le persone possono lasciare il globo e un razzo servirà da veicolo per questo, perché un razzo è l'unico motore che non ha bisogno di alcun supporto esterno per il suo movimento. Ecco perchè razzo in grado di volare nello spazio senz'aria.

Lo scienziato Konstantin Eduardovich Tsiolkovsky - ha dimostrato che le persone possono lasciare il globo su un razzo. In termini di struttura, il veicolo spaziale dovrebbe essere simile a un proiettile a razzo, solo una cabina per passeggeri e strumenti si adatterà nella sua parte principale e il resto dello spazio sarà occupato da una scorta di miscela combustibile e un motore. Per portare una nave alla giusta velocità, hai bisogno del carburante giusto. La polvere da sparo e altri esplosivi non sono affatto adatti: sono entrambi pericolosi e bruciano troppo rapidamente, non fornendo un movimento a lungo termine. K.E. Tsiolkovsky raccomandava l'uso di carburante liquido: alcool, benzina o idrogeno liquefatto, bruciando in un flusso di ossigeno puro o qualche altro agente ossidante. Tutti hanno riconosciuto la correttezza di questo consiglio, perché allora non conoscevano il miglior carburante. Il primo razzo a combustibile liquido, del peso di sedici chilogrammi, fu testato in Germania il 10 aprile 1929. Un razzo esperto è decollato in aria ed è scomparso alla vista prima che l'inventore e tutti i presenti potessero tracciare dove è volato. Non è stato possibile trovare il razzo dopo l'esperimento. La volta successiva, l'inventore decise di "superare in astuzia" il razzo e vi legò una corda lunga quattro chilometri. Il razzo si librava, trascinando la coda di corda. Ha tirato fuori due chilometri di corda, l'ha tagliata e ha seguito il suo predecessore in una direzione sconosciuta. E anche questo fuggitivo non è stato trovato. Il primo volo riuscito di un razzo a combustibile liquido avvenne in URSS il 17 agosto 1933. Il razzo si alzò, volò per la distanza prevista e atterrò sano e salvo. Tutte queste scoperte e invenzioni sono basate sulle leggi di Newton.

Moto reattivo in natura e tecnologia

RIASSUNTO IN FISICA

Il movimento reattivo è un movimento che si verifica quando qualsiasi parte del corpo viene separata dal corpo a una certa velocità.

La forza reattiva sorge senza alcuna interazione con corpi esterni.

L'uso della propulsione a getto in natura

Molti di noi nella nostra vita hanno incontrato meduse mentre nuotavano nel mare. In ogni caso, ce ne sono abbastanza nel Mar Nero. Ma poche persone pensavano che le meduse usassero la propulsione a getto per il movimento. Inoltre, è così che si muovono le larve di libellula e alcune specie di plancton marino. E spesso l'efficienza degli invertebrati marini che utilizzano la propulsione a getto è molto superiore a quella delle invenzioni tecnologiche.

La propulsione a getto è utilizzata da molti molluschi: polpi, calamari, seppie. Ad esempio, una vongola capesante si muove in avanti a causa della forza reattiva di un flusso d'acqua espulso da un guscio quando le sue valvole vengono fortemente compresse.

Polpo

Seppia

La seppia, come la maggior parte dei cefalopodi, si muove nell'acqua nel modo seguente. Attira l'acqua nella cavità branchiale attraverso la fessura laterale e uno speciale imbuto davanti al corpo, quindi emette vigorosamente un flusso d'acqua attraverso l'imbuto. La seppia dirige il tubo dell'imbuto di lato o indietro e spremendo rapidamente l'acqua fuori da esso, può muoversi in diverse direzioni.

La salpa è un animale marino dal corpo trasparente, quando si muove riceve acqua attraverso l'apertura frontale, e l'acqua entra in un'ampia cavità, all'interno della quale le branchie sono distese in diagonale. Non appena l'animale beve un lungo sorso d'acqua, il buco si chiude. Quindi i muscoli longitudinali e trasversali della salpa si contraggono, tutto il corpo si contrae e l'acqua viene spinta fuori attraverso l'apertura posteriore. La reazione del getto fluente spinge in avanti la salpa.

Di grande interesse è il motore a reazione del calamaro. Il calamaro è il più grande abitante invertebrato delle profondità oceaniche. I calamari hanno raggiunto la massima perfezione nella navigazione a reazione. In essi, anche il corpo con le sue forme esterne copia il razzo (o, per meglio dire, il razzo copia il calamaro, poiché ha una priorità indiscutibile in questa materia). Quando si muove lentamente, il calamaro utilizza una grande pinna a forma di diamante che si piega periodicamente. Usa un motore a reazione per un lancio veloce. Tessuto muscolare: il mantello circonda il corpo del mollusco da tutti i lati, il volume della sua cavità è quasi la metà del volume del corpo del calamaro. L'animale aspira l'acqua nella cavità del mantello, quindi emette bruscamente un flusso d'acqua attraverso un ugello stretto e ad alta velocità si muove all'indietro a scatti. In questo caso, tutti e dieci i tentacoli del calamaro si raccolgono in un nodo sopra la testa e acquisiscono una forma affusolata. L'ugello è dotato di una valvola speciale e i muscoli possono ruotarlo, cambiando la direzione del movimento. Il motore del calamaro è molto economico, è in grado di raggiungere velocità fino a 60 - 70 km / h. (Alcuni ricercatori credono che anche fino a 150 km / h!) Non c'è da stupirsi che il calamaro sia chiamato "siluro vivo". Piegando i tentacoli piegati a fagotto verso destra, sinistra, su o giù, il calamaro si gira in un senso o nell'altro. Poiché un tale timone è molto grande rispetto all'animale stesso, il suo leggero movimento è sufficiente affinché il calamaro, anche a piena velocità, eviti facilmente una collisione con un ostacolo. Una brusca svolta del volante - e il nuotatore si precipita già dentro rovescio... Quindi ha piegato indietro l'estremità dell'imbuto e ora scivola per prima. Lo piegò a destra - e una spinta del jet lo gettò a sinistra. Ma quando hai bisogno di nuotare velocemente, l'imbuto sporge sempre proprio tra i tentacoli e il calamaro si precipita in avanti con la coda, come correrebbe un gambero - un corridore dotato dell'agilità di un cavallo.

Se non c'è bisogno di correre, i calamari e le seppie nuotano, ondeggiando con le pinne - onde in miniatura corrono lungo di loro da davanti a dietro, e l'animale scivola con grazia, spingendosi di tanto in tanto anche con un getto d'acqua che fuoriesce da sotto il mantello. Quindi sono chiaramente visibili le singole scosse che il mollusco riceve al momento dell'eruzione dei getti d'acqua. Alcuni cefalopodi possono raggiungere velocità fino a cinquantacinque chilometri orari. Sembra che nessuno abbia effettuato misurazioni dirette, ma questo può essere giudicato dalla velocità e dalla portata dei calamari volanti. E così, si scopre, ci sono talenti nei parenti dei polpi! Il miglior pilota di molluschi è il calamaro stenoteutis. I marinai inglesi lo chiamano - calamaro volante ("calamaro volante"). È un piccolo animale delle dimensioni di un'aringa. Insegue il pesce con tale impeto che spesso salta fuori dall'acqua, spazzando via come una freccia sulla sua superficie. Ricorre a questo trucco e salva la vita dai predatori: tonno e sgombro. Avendo sviluppato la massima spinta del getto in acqua, il calamaro pilota decolla in aria e sorvola le onde per più di cinquanta metri. L'apogeo del volo di un razzo vivo si trova così in alto sopra l'acqua che i calamari volanti spesso atterrano sui ponti delle navi oceaniche. Da quattro a cinque metri non è un'altezza record alla quale i calamari salgono in cielo. A volte volano ancora più in alto.

Il ricercatore inglese di molluschi Dr. Rees ha descritto in un articolo scientifico un calamaro (lungo solo 16 centimetri) che, dopo aver volato per una discreta distanza in aria, è caduto sul ponte dello yacht, che si trovava a quasi sette metri sopra l'acqua.

Succede che molti calamari volanti cadono sulla nave in una cascata scintillante. L'antico scrittore Trebius Niger una volta raccontò una triste storia su una nave che affondò persino sotto il peso di calamari volanti che cadevano sul ponte. I calamari possono decollare senza accelerazione.

Anche i polpi possono volare. Il naturalista francese Jean Verany ha visto come un normale polpo ha accelerato in un acquario e improvvisamente è saltato fuori dall'acqua all'indietro. Dopo aver descritto un arco lungo cinque metri nell'aria, ripiombò nell'acquario. Raccogliendo velocità per saltare, il polpo si muoveva non solo a causa della spinta del getto, ma remava anche con i tentacoli.
I polpi larghi nuotano, ovviamente, peggio dei calamari, ma nei momenti critici possono mostrare una classe record per i migliori velocisti. Lo staff del California Aquarium ha provato a fotografare un polpo che attacca un granchio. Il polpo si è precipitato sulla preda così rapidamente che c'era sempre grasso sul film, anche quando si sparava alle più alte velocità. Quindi il lancio è durato centesimi di secondo! Di solito i polpi nuotano relativamente lentamente. Joseph Seinle, che ha studiato la migrazione dei polpi, ha calcolato: un polpo di mezzo metro galleggia sul mare con velocità media una quindicina di chilometri orari. Ogni getto d'acqua espulso dall'imbuto lo spinge in avanti (o meglio, all'indietro, poiché il polpo nuota all'indietro) da due a due metri e mezzo.

La propulsione a getto si trova anche nel mondo vegetale. Ad esempio, i frutti maturi di "cetriolo pazzo" al minimo tocco rimbalzano sul gambo e un liquido appiccicoso con semi viene lanciato con forza dal buco. Allo stesso tempo, il cetriolo stesso vola nella direzione opposta fino a 12 m.

Conoscendo la legge di conservazione della quantità di moto, puoi cambiare la tua velocità di movimento nello spazio aperto. Se sei su una barca e hai diverse pietre pesanti, lanciare pietre in una certa direzione si sposterà nella direzione opposta. Lo stesso accadrà nello spazio esterno, ma lì usano motori a reazione per questo.

Tutti sanno che un colpo di pistola è accompagnato da un rinculo. Se il peso del proiettile fosse uguale al peso della pistola, volererebbero alla stessa velocità. Il rinculo si verifica perché la massa di gas respinta crea una forza reattiva, grazie alla quale il movimento può essere assicurato sia nell'aria che nello spazio senz'aria. E maggiore è la massa e la velocità dei gas in uscita, maggiore è la forza di rinculo che sente la nostra spalla, più forte è la reazione della pistola, maggiore è la forza reattiva.

L'uso della propulsione a getto nella tecnologia

Per molti secoli, l'umanità ha sognato i viaggi nello spazio. Gli scrittori di fantascienza hanno offerto una varietà di mezzi per raggiungere questo obiettivo. Nel 17 ° secolo apparve la storia dello scrittore francese Cyrano de Bergerac sul volo sulla luna. L'eroe di questa storia ha raggiunto la luna in un carro di ferro, sul quale lanciava costantemente un forte magnete. Tirando verso di lui, il carro salì sempre più in alto sopra la Terra fino a raggiungere la luna. E il barone Munchausen ha detto di essere salito sulla luna su uno stelo di fagiolo.

Alla fine del primo millennio d.C., la Cina inventò la propulsione a getto, che azionava i razzi: tubi di bambù pieni di polvere da sparo, erano anche usati come divertimento. Uno dei primi progetti automobilistici era anche con un motore a reazione e questo progetto apparteneva a Newton.

L'autore del primo progetto al mondo di un aereo a reazione progettato per il volo umano fu il rivoluzionario russo N.I. Kibalchich. Fu giustiziato il 3 aprile 1881 per aver partecipato al tentativo di assassinio dell'imperatore Alessandro II. Ha sviluppato il suo progetto in carcere dopo la condanna a morte. Kibalchich ha scritto: “Mentre ero in prigione, pochi giorni prima della mia morte, sto scrivendo questo progetto. Credo nella fattibilità della mia idea, e questa convinzione mi sostiene nella mia terribile situazione... Affronterò con calma la morte, sapendo che la mia idea non morirà con me".

L'idea di utilizzare i razzi per i voli spaziali è stata proposta all'inizio di questo secolo dallo scienziato russo Konstantin Eduardovich Tsiolkovsky. Nel 1903, un articolo dell'insegnante del ginnasio di Kaluga K.E. Tsiolkovsky "Esplorazione degli spazi del mondo con dispositivi a getto". Questo lavoro conteneva la più importante equazione matematica per l'astronautica, ora nota come "formula di Tsiolkovsky", che descriveva il moto di un corpo di massa variabile. In futuro, ha sviluppato uno schema per un motore a razzo a combustibile liquido, ha proposto un progetto di razzo multistadio ed ha espresso l'idea della possibilità di creare intere città spaziali nell'orbita vicina alla terra. Ha mostrato che l'unico dispositivo in grado di superare la forza di gravità è un razzo, ad es. apparato con un motore a reazione che utilizza carburante e un ossidante situato sull'apparato stesso.

Un motore a reazione è un motore che converte l'energia chimica di un carburante nell'energia cinetica di un getto di gas, mentre il motore guadagna velocità nella direzione opposta.

L'idea di K.E. Tsiolkovsky è stata implementata dagli scienziati sovietici sotto la guida dell'accademico Sergei Pavlovich Korolev. Il primo satellite artificiale della Terra che utilizzava un razzo fu lanciato in Unione Sovietica il 4 ottobre 1957.

Il principio della propulsione a getto trova ampia applicazione pratica nell'aviazione e nell'astronautica. Nello spazio esterno, non esiste un mezzo con cui il corpo possa interagire e quindi cambiare la direzione e il modulo della sua velocità, quindi, solo gli aerei a reazione, cioè i razzi, possono essere utilizzati per i voli spaziali.

Dispositivo razzo

Il moto del razzo si basa sulla legge di conservazione della quantità di moto. Se ad un certo punto un corpo viene lanciato via dal razzo, allora acquisirà lo stesso impulso, ma diretto nella direzione opposta

In qualsiasi razzo, indipendentemente dal suo design, c'è sempre un guscio e un carburante con un ossidante. Il guscio del razzo include un carico utile (in questo caso, un veicolo spaziale), un vano strumenti e un motore (camera di combustione, pompe, ecc.).

La maggior parte del razzo è carburante con un ossidante (è necessario un ossidante per mantenere la combustione del carburante, poiché non c'è ossigeno nello spazio).

Il carburante e l'ossidante vengono pompati nella camera di combustione. Carburante, bruciando, si trasforma in gas ad alta temperatura e alta pressione... A causa della grande differenza di pressione nella camera di combustione e nello spazio esterno, i gas dalla camera di combustione si precipitano verso l'esterno in un potente getto attraverso una campana appositamente sagomata, chiamata ugello. Lo scopo dell'ugello è aumentare la velocità del getto.

Prima del lancio del razzo, il suo impulso è zero. Come risultato dell'interazione del gas nella camera di combustione e in tutte le altre parti del razzo, il gas che fuoriesce attraverso l'ugello riceve un certo impulso. Quindi il razzo è un sistema chiuso e il suo impulso totale dovrebbe essere uguale a zero anche dopo il lancio. Pertanto, il guscio del razzo, che è completamente al suo interno, riceve un impulso di grandezza uguale all'impulso del gas, ma di direzione opposta.

La parte più massiccia del razzo, progettata per lanciare e accelerare l'intero razzo, è chiamata primo stadio. Quando il primo stadio massiccio di un razzo multistadio esaurisce il carburante durante l'accelerazione, viene separato. Un'ulteriore accelerazione è continuata dal secondo stadio, meno massiccio, e alla velocità precedentemente raggiunta con l'aiuto del primo stadio, aggiunge un po' più di velocità e poi si separa. Il terzo stadio continua ad aumentare la velocità fino al valore richiesto e consegna il carico utile in orbita.

La prima persona a volare nello spazio fu un cittadino dell'Unione Sovietica Yuri Alekseevich Gagarin. 12 aprile 1961 Ha fatto il giro del mondo a bordo del satellite Vostok

I razzi sovietici furono i primi a raggiungere la Luna, circondarono la Luna e fotografarono il suo lato invisibile dalla Terra, i primi a raggiungere il pianeta Venere ea consegnare strumenti scientifici sulla sua superficie. Nel 1986, due veicoli spaziali sovietici "Vega-1" e "Vega-2" hanno esaminato la cometa di Halley a distanza ravvicinata, avvicinandosi al Sole una volta ogni 76 anni.

Nel migliore dei casi, chiedere una correzione ... "R. Feynman Anche una breve rassegna della storia dello sviluppo della tecnologia mostra un fatto sorprendente dello sviluppo a valanga della scienza e della tecnologia moderne sulla scala della storia di tutti genere umano. Se il passaggio di una persona dagli strumenti di pietra al metallo richiedesse circa 2 milioni di anni; miglioramento di una ruota da ruota in legno massello a ruota con mozzo, ...

Che si perde nella profondità dei secoli, è stato, è e sarà sempre il fulcro della scienza e della cultura nazionale: e sarà sempre aperto nel movimento culturale e scientifico al mondo intero. "*" Mosca nella storia della scienza e tecnologia "- questo è il nome del progetto di ricerca (leader S. Ilizarov), condotto dall'Istituto Vavilov di Storia delle Scienze e Tecnologie Naturali dell'Accademia Russa delle Scienze con il supporto di ...

I risultati dei suoi molti anni di lavoro in vari campi dell'ottica fisica. Ha posto le basi per una nuova direzione nell'ottica, che lo scienziato ha chiamato micro-ottica. Vavilov prestò grande attenzione alle questioni della filosofia delle scienze naturali e della storia della scienza. È accreditato per lo sviluppo, la pubblicazione e la promozione del patrimonio scientifico di M.V. Lomonosov, V.V. Petrov e L. Euler. Lo scienziato era a capo della Commissione sulla Storia ...

Moto reattivo in natura e tecnologia

RIASSUNTO IN FISICA

Propulsione a jet- il movimento che si verifica quando una parte del corpo si separa dal corpo a una certa velocità.

La forza reattiva sorge senza alcuna interazione con corpi esterni.

L'uso della propulsione a getto in natura

Polpo

Seppia

Di grande interesse è il motore a reazione del calamaro. Il calamaro è il più grande abitante invertebrato delle profondità oceaniche. I calamari hanno raggiunto la massima perfezione nella navigazione a reazione. In essi, anche il corpo con le sue forme esterne copia il razzo (o, per meglio dire, il razzo copia il calamaro, poiché ha una priorità indiscutibile in questa materia). Quando si muove lentamente, il calamaro utilizza una grande pinna a forma di diamante che si piega periodicamente. Usa un motore a reazione per un lancio veloce. Tessuto muscolare: il mantello circonda il corpo del mollusco da tutti i lati, il volume della sua cavità è quasi la metà del volume del corpo del calamaro. L'animale aspira l'acqua nella cavità del mantello, quindi emette bruscamente un flusso d'acqua attraverso un ugello stretto e ad alta velocità si muove all'indietro a scatti. In questo caso, tutti e dieci i tentacoli del calamaro si raccolgono in un nodo sopra la testa e acquisiscono una forma affusolata. L'ugello è dotato di una valvola speciale e i muscoli possono ruotarlo, cambiando la direzione del movimento. Il motore del calamaro è molto economico, è in grado di raggiungere velocità fino a 60 - 70 km / h. (Alcuni ricercatori credono che anche fino a 150 km / h!) Non c'è da stupirsi che il calamaro sia chiamato "siluro vivo". Piegando i tentacoli piegati a fagotto verso destra, sinistra, su o giù, il calamaro si gira in un senso o nell'altro. Poiché un tale timone è molto grande rispetto all'animale stesso, il suo leggero movimento è sufficiente affinché il calamaro, anche a piena velocità, eviti facilmente una collisione con un ostacolo. Una brusca svolta del volante - e il nuotatore si precipita nella direzione opposta. Quindi ha piegato indietro l'estremità dell'imbuto e ora scivola per prima. Lo piegò a destra - e una spinta del jet lo gettò a sinistra. Ma quando hai bisogno di nuotare velocemente, l'imbuto sporge sempre proprio tra i tentacoli e il calamaro si precipita in avanti con la coda, come correrebbe un gambero - un corridore dotato dell'agilità di un cavallo.

Anche i polpi possono volare. Il naturalista francese Jean Verany ha visto come un normale polpo ha accelerato in un acquario e improvvisamente è saltato fuori dall'acqua all'indietro. Dopo aver descritto un arco lungo cinque metri nell'aria, ripiombò nell'acquario. Raccogliendo velocità per saltare, il polpo si muoveva non solo a causa della spinta del getto, ma remava anche con i tentacoli.
I polpi larghi nuotano, ovviamente, peggio dei calamari, ma nei momenti critici possono mostrare una classe record per i migliori velocisti. Lo staff del California Aquarium ha provato a fotografare un polpo che attacca un granchio. Il polpo si è precipitato sulla sua preda così rapidamente che c'era sempre grasso sulla pellicola, anche quando si sparava alle più alte velocità. Quindi il lancio è durato centesimi di secondo! Di solito i polpi nuotano relativamente lentamente. Joseph Seinle, che ha studiato la migrazione dei polpi, ha calcolato che un polpo di mezzo metro galleggia sul mare a una velocità media di una quindicina di chilometri orari. Ogni getto d'acqua espulso dall'imbuto lo spinge in avanti (o meglio, all'indietro, poiché il polpo nuota all'indietro) da due a due metri e mezzo.

L'uso della propulsione a getto nella tecnologia

Motore a reazioneÈ un motore che converte l'energia chimica del carburante nell'energia cinetica di un getto di gas, mentre il motore acquisisce velocità nella direzione opposta.

Dispositivo razzo

La maggior parte del razzo è carburante con un ossidante (è necessario un ossidante per mantenere la combustione del carburante, poiché non c'è ossigeno nello spazio).

Il carburante e l'ossidante vengono pompati nella camera di combustione. Il carburante, bruciando, si trasforma in gas ad alta temperatura e alta pressione. A causa della grande differenza di pressione nella camera di combustione e nello spazio esterno, i gas dalla camera di combustione si precipitano verso l'esterno in un potente getto attraverso una campana appositamente sagomata, chiamata ugello. Lo scopo dell'ugello è aumentare la velocità del getto.

La prima persona a volare nello spazio fu un cittadino dell'Unione Sovietica Yuri Alekseevich Gagarin. 12 aprile 1961 Ha fatto il giro del mondo a bordo del satellite Vostok

Ministero dell'Istruzione e della Scienza della Federazione Russa
FGOU SPO "Collegio di costruzione Perevozsky"
astratto
disciplina:
Fisica
tema: Propulsione a jet

Completato:
Alunno
Gruppi 1-121
Okuneva Alena
Controllato:
P.L. Vineaminovna

città di Perevoz
2011
Contenuto:

Introduzione: cos'è la propulsione a getto ......................

Legge di conservazione degli impulsi ………………………………………………………………… .4

Applicazione della propulsione a getto in natura ………………………… ..….… .... 5

Applicazione della propulsione a getto nella tecnologia ……. ………………… ...… ..….… .6

Propulsione a getto "Missili intercontinentali" ………… .. ……… ...… 7

Le basi fisiche di un motore a reazione

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

Classificazione dei motori a reazione e caratteristiche del loro utilizzo ……………………………………………………………………. …………. …… .9

Caratteristiche del design e della creazione di un aeromobile ... .. ... 10

Conclusione ………………………………………………………………………………………… .11

Elenco della letteratura utilizzata ……………………………………………… ...

"Propulsione a jet"
Il moto reattivo è il movimento di un corpo dovuto al distacco da esso con una certa velocità di alcune sue parti. Il moto reattivo è descritto in base alla legge di conservazione della quantità di moto.
La propulsione a getto, che ora viene utilizzata in aeroplani, razzi e proiettili spaziali, è caratteristica di polpi, calamari, seppie, meduse: tutti, senza eccezioni, usano la reazione (rinculo) del getto d'acqua lanciato per nuotare.
Esempi di propulsione a getto si possono trovare anche nel mondo vegetale.
Nei paesi del sud esiste una pianta chiamata "cetriolo pazzo". Basta toccare leggermente il frutto maturo, che sembra un cetriolo, mentre rimbalza sul gambo, e attraverso il foro formato dal frutto, un liquido con semi vola con una fontana ad una velocità fino a 10 m / S.

I cetrioli stessi volano nella direzione opposta. Un cetriolo pazzo (altrimenti è chiamato "pistola da donna") spara più di 12 m.

"Legge di conservazione della quantità di moto"
In un sistema chiuso, la somma vettoriale degli impulsi di tutti i corpi inclusi nel sistema rimane costante per eventuali interazioni tra i corpi di questo sistema.
Questa legge fondamentale della natura è chiamata legge di conservazione della quantità di moto. È una conseguenza della seconda e della terza legge di Newton. Consideriamo due corpi interagenti che fanno parte di un sistema chiuso.
Le forze di interazione tra questi corpi saranno indicate con e Secondo la terza legge di Newton Se questi corpi interagiscono durante il tempo t, allora gli impulsi delle forze di interazione sono uguali in grandezza e diretti in direzioni opposte: Applichiamo la seconda legge di Newton a questi corpi:

Questa uguaglianza significa che come risultato dell'interazione di due corpi, la loro quantità di moto totale non è cambiata. Considerando ora tutti i tipi di interazioni accoppiate di corpi inclusi in un sistema chiuso, possiamo concludere che le forze interne di un sistema chiuso non possono cambiare il suo impulso totale, cioè la somma vettoriale degli impulsi di tutti i corpi inclusi in questo sistema. Una significativa riduzione della massa di lancio del razzo può essere ottenuta utilizzandomissili multistadioquando gli stadi del razzo si separano mentre il carburante si esaurisce. Il processo della successiva accelerazione del razzo esclude le masse di contenitori in cui c'erano carburante, motori esauriti, sistemi di controllo, ecc. È lungo il percorso della creazione di razzi multistadio economici che si sta sviluppando la moderna missilistica.

"L'uso della propulsione a getto in natura"
La propulsione a getto è utilizzata da molti molluschi: polpi, calamari, seppie. Ad esempio, una vongola capesante si muove in avanti a causa della forza reattiva di un flusso d'acqua espulso da un guscio quando le sue valvole vengono fortemente compresse.

Polpo
La seppia, come la maggior parte dei cefalopodi, si muove nell'acqua nel modo seguente. Attira l'acqua nella cavità branchiale attraverso la fessura laterale e uno speciale imbuto davanti al corpo, quindi emette vigorosamente un flusso d'acqua attraverso l'imbuto. La seppia dirige il tubo dell'imbuto di lato o indietro e spremendo rapidamente l'acqua fuori da esso, può muoversi in diverse direzioni.
La salpa è un animale marino dal corpo trasparente, quando si muove riceve acqua attraverso l'apertura frontale, e l'acqua entra in un'ampia cavità, all'interno della quale le branchie sono distese in diagonale. Non appena l'animale beve un lungo sorso d'acqua, il buco si chiude. Quindi i muscoli longitudinali e trasversali della salpa si contraggono, tutto il corpo si contrae e l'acqua viene spinta fuori attraverso l'apertura posteriore. La reazione del getto fluente spinge in avanti la salpa. Di grande interesse è il motore a reazione del calamaro. Il calamaro è il più grande abitante invertebrato delle profondità oceaniche. I calamari hanno raggiunto la massima perfezione nella navigazione a reazione. I loro corpi copiano persino il razzo con le loro forme esterne. Conoscendo la legge di conservazione della quantità di moto, puoi cambiare la tua velocità di movimento nello spazio aperto. Se sei su una barca e hai diverse pietre pesanti, lanciare pietre in una certa direzione si sposterà nella direzione opposta. Lo stesso accadrà nello spazio esterno, ma lì usano motori a reazione per questo.

"L'uso della propulsione a getto nella tecnologia"
Alla fine del primo millennio d.C., la Cina inventò la propulsione a getto, che azionava i razzi: tubi di bambù pieni di polvere da sparo, erano anche usati come divertimento. Uno dei primi progetti di automobili era anche con un motore a reazione e questo progetto apparteneva a Newton.
L'autore del primo progetto al mondo di un aereo a reazione progettato per il volo umano fu il rivoluzionario russo N.I. Kibalchich. Fu giustiziato il 3 aprile 1881 per aver partecipato al tentativo di assassinio dell'imperatore Alessandro II. Ha sviluppato il suo progetto in carcere dopo la condanna a morte. Kibalchich ha scritto: “Mentre ero in prigione, pochi giorni prima della mia morte, sto scrivendo questo progetto. Credo nella fattibilità della mia idea, e questa convinzione mi sostiene nella mia terribile situazione... Affronterò con calma la morte, sapendo che la mia idea non morirà con me".
L'idea di utilizzare i razzi per i voli spaziali è stata proposta all'inizio di questo secolo dallo scienziato russo Konstantin Eduardovich Tsiolkovsky. Nel 1903, un articolo dell'insegnante del ginnasio di Kaluga K.E. Tsiolkovsky "Esplorazione degli spazi del mondo con dispositivi a getto". Questo lavoro conteneva la più importante equazione matematica per l'astronautica, ora nota come "formula di Tsiolkovsky", che descriveva il moto di un corpo di massa variabile. In futuro, ha sviluppato uno schema per un motore a razzo a combustibile liquido, ha proposto un progetto di razzo multistadio ed ha espresso l'idea della possibilità di creare intere città spaziali nell'orbita vicina alla terra. Ha mostrato che l'unico dispositivo in grado di superare la forza di gravità è un razzo, ad es. apparato con un motore a reazione che utilizza carburante e un ossidante situato sull'apparato stesso. I razzi sovietici furono i primi a raggiungere la Luna, circondarono la Luna e fotografarono il suo lato invisibile dalla Terra, i primi a raggiungere il pianeta Venere ea consegnare strumenti scientifici sulla sua superficie. Nel 1986, due veicoli spaziali sovietici "Vega-1" e "Vega-2" hanno esaminato la cometa di Halley a distanza ravvicinata, avvicinandosi al Sole una volta ogni 76 anni.

Jet Propulsion "Razzo Intercontinentale"
L'umanità ha sempre sognato di viaggiare nello spazio. Scrittori di narrativa, scienziati, sognatori hanno proposto una varietà di mezzi per raggiungere questo obiettivo. Ma l'unico mezzo a disposizione dell'uomo, con l'aiuto del quale è possibile vincere la forza di gravità e volare nello spazio per molti secoli, non è stato inventato da nessuno scienziato, non da un solo scrittore di fantascienza. K.E. Tsiolkovsky - il fondatore della teoria dei voli spaziali.
Per la prima volta, il sogno e le aspirazioni di molte persone furono per la prima volta avvicinati alla realtà dallo scienziato russo Konstantin Eduardovich Tsiolkovsky (1857-1935), che dimostrò che l'unico apparato in grado di superare la gravità è un razzo, fu il primo a fornire prove scientifiche della possibilità di utilizzare un razzo per voli nello spazio, oltre i limiti dell'atmosfera terrestre e verso altri pianeti del sistema solare. Tsoilkovsky ha chiamato un razzo un apparato con un motore a reazione che utilizza carburante e un ossidante su di esso.
Come saprai dal corso di fisica, un colpo di pistola è accompagnato da un rinculo. Secondo le leggi di Newton, un proiettile e una pistola volererebbero in direzioni diverse alla stessa velocità se avessero la stessa massa. La massa di gas espulsa crea una forza reattiva, grazie alla quale può essere assicurato il movimento, sia in aria che in uno spazio senz'aria, ecco come avviene il rinculo. Maggiore è la forza di rinculo percepita dalla nostra spalla, maggiore è la massa e la velocità dei gas in uscita e, di conseguenza, più forte è la reazione del cannone, maggiore è la forza reattiva. Questi fenomeni sono spiegati dalla legge di conservazione della quantità di moto:
la somma vettoriale (geometrica) dei momenti dei corpi che compongono un sistema chiuso rimane costante per eventuali moti e interazioni dei corpi del sistema.
La formula presentata di Tsiolkovsky è la base su cui si basa l'intero calcolo dei missili moderni. Il numero di Tsiolkovsky è il rapporto tra la massa del carburante e la massa del razzo alla fine del funzionamento del motore - al peso del razzo vuoto.
Pertanto, abbiamo scoperto che la velocità massima raggiungibile del razzo dipende principalmente dalla velocità del deflusso dei gas dall'ugello. E la velocità di uscita del gas dall'ugello, a sua volta, dipende dal tipo di carburante e dalla temperatura del flusso di gas. Ciò significa che maggiore è la temperatura, maggiore è la velocità. Quindi, per un vero razzo, è necessario selezionare il carburante più ipercalorico che fornisce la maggior quantità di calore. La formula mostra che, tra l'altro, la velocità del razzo dipende dalla massa iniziale e finale del razzo, da quanto del suo peso ricade sul carburante, e quanto su strutture inutili (in termini di velocità di volo): corpo, meccanismi, ecc ecc.
La conclusione principale di questa formula di Tsiolkovsky per determinare la velocità di un razzo spaziale è che in uno spazio senz'aria il razzo svilupperà maggiore velocità, maggiore sarà la velocità del deflusso dei gas e maggiore sarà il numero di Tsiolkovsky.

"Fondamenti fisici di un motore a reazione"
I moderni potenti motori a reazione di vario tipo si basano sul principio della reazione diretta, ad es. il principio di creare una forza motrice (o spinta) sotto forma di una reazione (rinculo) di un getto di "sostanza funzionante" che fuoriesce dal motore, solitamente gas incandescenti. Tutti i motori hanno due processi di conversione dell'energia. Innanzitutto, l'energia chimica del combustibile viene convertita in energia termica dei prodotti della combustione, quindi l'energia termica viene utilizzata per eseguire lavori meccanici. Tali motori includono motori a pistoni di automobili, locomotive diesel, turbine a vapore e a gas di centrali elettriche, ecc. Dopo che i gas caldi si sono formati in un motore termico, contenente una grande energia termica, questa energia deve essere convertita in energia meccanica. In fondo, i motori servono a dare spettacolo lavoro meccanico, per "muovere" qualcosa, per metterla in atto, non importa se si tratta di una dinamo-macchina su richiesta per aggiungere disegni a una centrale, una locomotiva diesel, un'auto o un aereo. Affinché l'energia termica dei gas passi in energia meccanica, il loro volume deve aumentare. Con questa espansione, i gas fanno il lavoro, che consuma la loro energia interna e termica.
L'ugello a getto può avere diverse forme e, inoltre, diversi design a seconda del tipo di motore. La cosa principale è la velocità con cui i gas escono dal motore. Se questa velocità di deflusso non supera la velocità con cui le onde sonore si propagano nei gas in uscita, allora l'ugello è un semplice segmento di tubo cilindrico o restringente. Se la velocità di deflusso deve superare la velocità del suono, all'ugello viene data la forma di un tubo in espansione o, all'inizio, si restringe e quindi si espande (Ugello adorabile). Solo in un tubo di questa forma, come dimostrano la teoria e l'esperienza, il gas può essere accelerato a velocità supersoniche e la "barriera del suono" può essere scavalcata.

"Classificazione dei motori a reazione e caratteristiche del loro utilizzo"
Tuttavia, questo possente tronco, il principio della reazione diretta, ha dato vita a un'enorme corona dell'"albero genealogico" della famiglia dei motori a reazione. Per conoscere i rami principali della sua corona, incoronando il "tronco" di una reazione diretta. Ben presto, come si vede dalla figura (vedi sotto), questo tronco si divide in due parti, come se fosse spaccato da un fulmine. Entrambi i nuovi tronchi sono ugualmente decorati con possenti corone. Questa divisione era dovuta al fatto che tutti i motori a reazione "chimici" sono divisi in due classi, a seconda che utilizzino o meno l'aria ambiente per il loro lavoro.
In un motore senza compressore di altro tipo, un ramjet, non c'è nemmeno questo reticolo di valvole e la pressione nella camera di combustione aumenta per effetto della pressione ad alta velocità, cioè frenando il flusso d'aria in arrivo che entra nel motore in volo. È chiaro che un tale motore è in grado di funzionare solo quando l'aereo sta già volando a una velocità sufficientemente elevata; non svilupperà spinta nel parcheggio. Ma d'altra parte, ad una velocità molto elevata, 4-5 volte la velocità del suono, un motore a reazione sviluppa una spinta molto elevata e consuma meno carburante di qualsiasi altro motore a reazione "chimico" in queste condizioni. Ecco perché i motori ramjet.
eccetera.................

Per la maggior parte delle persone, il termine "propulsione a getto" è presentato sotto forma di progresso moderno nella scienza e nella tecnologia, specialmente nel campo della fisica. Molte persone associano la propulsione a getto alla tecnologia con astronavi, satelliti e aerei a reazione. Si scopre che il fenomeno della propulsione a getto esisteva molto prima della persona stessa e indipendentemente da lui. Le persone sono riuscite solo a capire, usare e sviluppare ciò che è soggetto alle leggi della natura e dell'universo.

Cos'è la propulsione a getto?

Sopra lingua inglese la parola "jet" suona come "jet". Significa il movimento di un corpo, che si forma nel processo di separazione di una parte da esso a una certa velocità. Appare una forza che muove il corpo nella direzione opposta alla direzione del movimento, separandone una parte. Ogni volta che la materia viene estratta dall'oggetto e l'oggetto si muove nella direzione opposta, si osserva un movimento reattivo. Per sollevare oggetti in aria, gli ingegneri devono progettare un potente lanciarazzi. Rilasciando getti di fiamma, i motori del razzo lo sollevano nell'orbita terrestre. A volte i razzi lanciano satelliti e sonde spaziali.

Per quanto riguarda gli aerei di linea e gli aerei militari, il loro principio di funzionamento ricorda in qualche modo il decollo di un razzo: il corpo fisico reagisce al potente getto di gas espulso, a seguito del quale si muove nella direzione opposta. Questo è il principio di base degli aerei a reazione.

Le leggi di Newton nella propulsione a getto

Gli ingegneri basano i loro sviluppi sui principi dell'universo, descritti per la prima volta in dettaglio nelle opere dell'eccezionale scienziato britannico Isaac Newton, vissuto alla fine del XVII secolo. Le leggi di Newton descrivono i meccanismi della gravità e ci dicono cosa succede quando le cose si muovono. Sono particolarmente chiari nello spiegare il movimento dei corpi nello spazio.

La seconda legge di Newton determina che la forza di un oggetto in movimento dipende da quanta materia contiene, in altre parole, dalla sua massa e dalle variazioni della velocità di movimento (accelerazione). Ciò significa che per creare un potente razzo, è necessario che rilasci costantemente una grande quantità di energia ad alta velocità. La terza legge di Newton dice che per ogni azione ci sarà un uguale in forza, ma la reazione opposta: l'opposizione. I motori a reazione in natura e tecnologia obbediscono a queste leggi. Nel caso di un razzo, la forza d'azione è la materia che viene espulsa dal tubo di scappamento. La contromisura è spingere il razzo in avanti. È la forza delle sue emissioni che spinge il razzo. Nello spazio, dove un razzo non ha praticamente peso, anche una piccola spinta dei motori a razzo può far volare in avanti una grande nave.

Tecnica che utilizza la propulsione a getto

La fisica della propulsione a getto è che l'accelerazione o la decelerazione di un corpo avviene senza l'influenza dei corpi circostanti. Il processo si verifica a causa della separazione di una parte del sistema.

Esempi di propulsione a getto nella tecnologia sono:

il fenomeno del rinculo da un colpo;
esplosioni;
colpi durante gli incidenti;
rinculo quando si utilizza una potente manichetta antincendio;
una barca con motore a idrogetto;
aereo a reazione e razzo.

I corpi creano un sistema chiuso se interagiscono solo tra loro. Tale interazione può portare a un cambiamento nello stato meccanico dei corpi che formano il sistema.

Qual è l'azione della legge di conservazione della quantità di moto?

Per la prima volta questa legge è stata annunciata dal filosofo e fisico francese R. Descartes. Quando due o più corpi interagiscono, si forma tra loro un sistema chiuso. Ogni corpo in movimento ha il suo impulso. Questa è la massa del corpo moltiplicata per la sua velocità. L'impulso totale del sistema è uguale alla somma vettoriale degli impulsi dei corpi in esso. La quantità di moto di uno qualsiasi dei corpi all'interno del sistema cambia a causa della loro reciproca influenza. La quantità di moto totale dei corpi in un sistema chiuso rimane invariata per vari spostamenti e interazioni dei corpi. Questa è la legge di conservazione della quantità di moto.

Esempi del funzionamento di questa legge possono essere eventuali collisioni di corpi (palle da biliardo, automobili, particelle elementari), nonché scoppio di corpi e spari. Quando un'arma viene sparata, si verifica un rinculo: il proiettile si precipita in avanti e l'arma stessa viene respinta. Perché sta succedendo? Il proiettile e l'arma formano un sistema chiuso tra loro, in cui funziona la legge di conservazione della quantità di moto. Quando si spara, gli impulsi dell'arma stessa e del proiettile cambiano. Ma l'impulso totale dell'arma e del proiettile al suo interno prima di sparare sarà uguale all'impulso totale dell'arma che rotola e del proiettile sparato dopo lo sparo. Se il proiettile e la pistola avessero la stessa massa, volererebbero in direzioni opposte alla stessa velocità.

La legge di conservazione della quantità di moto ha un'ampia applicazione pratica. Ti permette di spiegare il movimento del getto, grazie al quale velocità massime.

Moto reattivo in fisica

L'esempio più eclatante della legge di conservazione della quantità di moto è la propulsione a getto effettuata da un razzo. La parte più importante del motore è la camera di combustione. In una delle sue pareti è presente un ugello a getto atto al rilascio di gas derivante dalla combustione del carburante. Sotto l'influenza di alta temperatura e pressione, il gas esce dall'ugello del motore ad alta velocità. Prima del lancio del razzo, la sua quantità di moto rispetto alla Terra è pari a zero. Al momento del lancio, anche il razzo riceve un impulso, che è uguale all'impulso del gas, ma nella direzione opposta.

Un esempio della fisica della propulsione a getto può essere visto ovunque. Quando si festeggia un compleanno, un palloncino potrebbe benissimo diventare un razzo. Come? Gonfia il palloncino pizzicando il foro aperto per evitare che l'aria fuoriesca. Adesso lascia perdere. Il pallone sarà guidato intorno alla stanza a grande velocità, guidato dall'aria che fuoriesce da esso.

Storia della propulsione a getto

La storia dei motori a reazione è iniziata già nel 120 a.C., quando Airone di Alessandria progettò il primo motore a reazione: l'eolipil. L'acqua viene versata in una sfera di metallo, che viene riscaldata dal fuoco. Il vapore che fuoriesce da questa palla la fa ruotare. Questo dispositivo mostra la propulsione a getto. I sacerdoti usavano il motore di Airone per aprire e chiudere le porte del tempio. Modifica di eolipil - Ruota di Segner, che viene effettivamente utilizzata nel nostro tempo per l'irrigazione dei terreni agricoli. Nel XVI secolo, Giovani Branca presentò al mondo la prima turbina a vapore, che funzionava secondo il principio della propulsione a getto. Isaac Newton ha proposto uno dei primi progetti per un'auto a vapore.

I primi tentativi di utilizzare la propulsione a getto nella tecnologia per spostarsi a terra risalgono ai secoli 15-17. Anche 1000 anni fa, i cinesi avevano missili che usavano come armi militari. Ad esempio, nel 1232, secondo la cronaca, nella guerra con i mongoli, usarono frecce dotate di missili.

I primi tentativi di costruire un aereo a reazione iniziarono nel 1910. Come base è stata presa la ricerca missilistica dei secoli passati, che descriveva in dettaglio l'uso di booster a polvere che potevano ridurre significativamente la lunghezza del postcombustore e della corsa di decollo. Il capo progettista era l'ingegnere rumeno Anri Coanda, che costruì un aereo basato su un motore a pistoni. Il pioniere della propulsione a getto nella tecnologia può essere giustamente chiamato un ingegnere inglese - Frank Wheatle, che ha proposto le prime idee per creare un motore a reazione e ha ricevuto il suo brevetto per loro alla fine del XIX secolo.

I primi motori a reazione

Per la prima volta, lo sviluppo di un motore a reazione in Russia è stato avviato all'inizio del XX secolo. La teoria del movimento dei veicoli a reazione e dei missili in grado di sviluppare la velocità supersonica è stata avanzata dal famoso scienziato russo K.E. Tsiolkovsky. Il talentuoso designer A.M. Lyulka è riuscito a dare vita a questa idea. Fu lui a creare il progetto del primo aereo a reazione nell'URSS, lavorando con una turbina a getto. I primi aerei a reazione furono creati da ingegneri tedeschi. La creazione e la produzione del progetto sono state eseguite in segreto in fabbriche mascherate. Hitler, con la sua idea di diventare un dominatore del mondo, coinvolse i migliori progettisti in Germania per produrre le armi più potenti, compresi gli aerei ad alta velocità. Il più riuscito di questi fu il primo jet tedesco, il Messerschmitt-262. Questo aereo è diventato il primo al mondo a superare con successo tutti i test, è decollato liberamente e successivamente ha iniziato a essere prodotto in serie.

Il velivolo aveva le seguenti caratteristiche:

Il dispositivo aveva due motori a turbogetto.
Un radar era posizionato a prua.
La velocità massima del velivolo ha raggiunto i 900 km/h.

Grazie a tutti questi indicatori e caratteristiche di progettazione, il primo aereo a reazione "Messerschmitt-262" era un'arma formidabile contro altri aerei.

Prototipi di moderni aerei di linea

Nel dopoguerra, i designer russi crearono aerei a reazione, che in seguito divennero i prototipi dei moderni aerei di linea.

I-250, meglio conosciuto come il leggendario MiG-13, è un combattente su cui ha lavorato A.I. Mikoyan. Il primo volo fu effettuato nella primavera del 1945, a quel tempo il caccia a reazione mostrò una velocità record, raggiungendo gli 820 km/h. Gli aerei a reazione MiG-9 e Yak-15 sono stati messi in produzione.

Nell'aprile del 1945, per la prima volta, l'aereo a reazione di P.O. Sukhoi - Su-5 decollò nel cielo, salendo e volando a spese di un motore-compressore a getto d'aria e di un motore a pistoni situato nella coda della struttura.

Dopo la fine della guerra e la resa della Germania nazista, l'Unione Sovietica ottenne come trofei gli aerei tedeschi con motori a reazione JUMO-004 e BMW-003.

Primi prototipi mondiali

Non solo i designer tedeschi e sovietici furono coinvolti nello sviluppo, nel collaudo e nella produzione di nuovi aerei di linea. Ingegneri provenienti da Stati Uniti, Italia, Giappone e Gran Bretagna hanno anche creato molti progetti di successo utilizzando la propulsione a getto nella tecnologia. I primi sviluppi con vari tipi di motori includono:

Non-178 è un aereo tedesco a turbogetto decollato nell'agosto 1939.
Gloster E. 28/39 - un aereo originario della Gran Bretagna, con un motore a turbogetto, ha preso il volo per la prima volta nel 1941.
He-176 - un caccia creato in Germania utilizzando un motore a razzo, fece il suo primo volo nel luglio 1939.
BI-2 - il primo aereo sovietico, che è stato azionato da un missile centrale elettrica.
CampiniN.1 è un aereo a reazione creato in Italia, che è diventato il primo tentativo dei designer italiani di allontanarsi dall'analogo del pistone.
Yokosuka MXY7 Ohka ("Oka") con motore Tsu-11 è un cacciabombardiere giapponese, il cosiddetto aereo usa e getta con a bordo un pilota kamikaze.

L'uso della propulsione a getto nella tecnologia è servito come un forte impulso per la rapida creazione dei seguenti aerei a reazione e ulteriori sviluppi costruzione di aerei militari e civili.

GlosterMeteor - un caccia a reazione, prodotto in Gran Bretagna nel 1943, ha svolto un ruolo significativo nella seconda guerra mondiale e, dopo il suo completamento, è servito come intercettore di missili tedeschi V-1.
Il Lockheed F-80 è un aereo a reazione di fabbricazione statunitense che utilizza un motore AllisonJ. Questi aerei hanno preso parte alla guerra giapponese-coreana più di una volta.
Il B-45 Tornado è un prototipo dei moderni bombardieri americani B-52, creato nel 1947.
Il MiG-15 è un seguace del famoso jet da combattimento MiG-9, che ha partecipato attivamente al conflitto militare in Corea, è stato prodotto nel dicembre 1947.
Il Tu-144 è il primo aereo passeggeri supersonico a reazione sovietica.

Veicoli a reazione moderni

Ogni anno gli aerei di linea migliorano, perché i progettisti di tutto il mondo stanno lavorando per creare una nuova generazione di velivoli in grado di volare alla velocità del suono e a velocità supersoniche. Ora ci sono aerei di linea in grado di ospitare un gran numero di passeggeri e merci, di dimensioni enormi e una velocità inimmaginabile di oltre 3000 km/h, aerei militari dotati di moderne attrezzature da combattimento.

Ma tra questa varietà, ci sono diversi progetti di aerei a reazione da record:

L'Airbus A380 è il più grande aeromobile in grado di ospitare a bordo 853 passeggeri, il che è assicurato da una struttura a doppio ponte. È anche uno degli aerei di linea più lussuosi e costosi del nostro tempo. La più grande nave passeggeri in aria.
Boeing 747 - per più di 35 anni è stato considerato il più capiente aereo di linea a due piani e poteva trasportare 524 passeggeri.
AN-225 Mriya è un aereo cargo che vanta una capacità di carico di 250 tonnellate.
LockheedSR-71 è un aereo a reazione che raggiunge una velocità di 3529 km/h durante il volo.

La ricerca aeronautica non si ferma, perché gli aerei a reazione sono la base dell'aviazione moderna in rapido sviluppo. Diversi aerei di linea con equipaggio, passeggeri e senza equipaggio occidentali e russi sono attualmente in fase di progettazione e dovrebbero essere rilasciati nei prossimi anni.

Gli sviluppi innovativi russi del futuro includono il caccia PAK FA - T-50 di quinta generazione, le cui prime copie arriveranno alle truppe presumibilmente alla fine del 2017 o all'inizio del 2018 dopo aver testato un nuovo motore a reazione.

La natura è un esempio di propulsione a getto

Il principio reattivo del movimento è stato originariamente suggerito dalla natura stessa. La sua azione è utilizzata dalle larve di alcune specie di libellule, meduse, molti molluschi - capesante, seppie, polpi, calamari. Usano una sorta di "principio di repulsione". Le seppie aspirano l'acqua e la buttano fuori così velocemente che loro stesse fanno un balzo in avanti. I calamari che utilizzano questo metodo possono raggiungere velocità fino a 70 chilometri all'ora. Ecco perché questo metodo di movimento ha permesso di chiamare i calamari "razzi biologici". Gli ingegneri hanno già inventato un motore basato sul movimento di un calamaro. Un esempio dell'uso della propulsione a getto in natura e nella tecnologia è un cannone ad acqua.

Questo è un dispositivo che fornisce movimento usando la forza dell'acqua espulsa sotto una forte pressione. Nel dispositivo, l'acqua viene pompata nella camera, quindi scaricata da essa attraverso l'ugello e la nave si muove nella direzione opposta all'espulsione del getto. L'acqua viene aspirata con un motore diesel o benzina.

Il mondo vegetale offre anche esempi di propulsione a getto. Tra questi ci sono specie che usano questo movimento per spargere semi, come il cetriolo pazzo. Solo esteriormente, questa pianta è simile ai cetrioli a cui siamo abituati. E la caratteristica "rabbia" che ha ricevuto a causa dello strano modo di riprodursi. Maturando, i frutti rimbalzano sugli steli. Di conseguenza, si apre un foro attraverso il quale il cetriolo spara una sostanza contenente semi adatti alla germinazione, applicando reattività. E il cetriolo stesso rimbalza fino a dodici metri sul lato opposto allo sparo.

La manifestazione della propulsione a getto in natura e tecnologia è soggetta alle stesse leggi dell'universo. L'umanità sta usando sempre più queste leggi per raggiungere i suoi obiettivi non solo nell'atmosfera terrestre, ma anche nella vastità dello spazio, e la propulsione a getto ne è un esempio lampante.