Reaktyvusis judesys technologijose, gamtoje. Biofizika: reaktyvinis varymas gyvoje gamtoje Reaktyvinio variklio pasireiškimas gamtoje

Tai nebuvo pirmasis pasaulyje reaktyvinis variklis. mokslininkai pastebėjo ir ištyrė dar prieš Niutono eksperimentus ir iki šių dienų: Reaktyvinė varomoji jėga orlaivis.

Herono suktukas

Aštuoniolika šimtų metų prieš Niutono eksperimentus pirmasis garo reaktyvinis variklis padarė nuostabus išradėjas Aleksandrijos garnys-senovės graikų mechanikas, jo išradimas buvo pavadintas Herono suktukas.Heronas iš Aleksandrijos, senovės graikų mechanikas, išrado pirmąją pasaulyje garo reaktyvinę turbiną. Mes mažai žinome apie Heroną iš Aleksandrijos. Jis buvo kirpėjo sūnus ir kito garsaus išradėjo mokinys, Ctesibia... Geronas gyveno Aleksandrijoje maždaug prieš du tūkstančius šimtą penkiasdešimt metų. Herono išrastame prietaise garas iš katilo, po kuriuo degė ugnis, per du vamzdžius pateko į geležinį rutulį. Vamzdeliai vienu metu tarnavo kaip ašis, aplink kurią šis rutulys galėjo suktis. Kiti du vamzdeliai, sulenkti kaip raidė „L“, buvo pritvirtinti prie rutulio taip, kad jie leistų garui išeiti iš rutulio. Kai po katilu buvo kūrenama ugnis, vanduo užvirė, o garai įsiveržė į geležinį rutulį, o iš jo per išlenktus vamzdžius jėga išskrido. Tuo pačiu metu rutulys pasisuko priešinga kryptimi nei ta, į kurią išskrido garo srovės, tai atsitinka pagal. Šį patefoną galima pavadinti pirmąja pasaulyje garo reaktyvine turbina.

Kinijos raketa

Dar anksčiau, daug metų prieš Aleksandrijos garnį, buvo išrasta ir Kinija reaktyvinis variklisšiek tiek kitoks prietaisas, dabar vadinamas fejerverkų raketa... Fejerverkų raketų nereikėtų painioti su jų bendrapavardžiais - signaliniais raketomis, kurios naudojamos kariuomenėje ir kariniame jūrų laivyne, o taip pat šaudomos nacionalinių švenčių dienomis skambant artilerijos sveikinimams. Signaliniai pliūpsniai yra tiesiog kulkos, suspaustos iš medžiagos, degančios spalvota liepsna. Jie šaudomi iš didelio kalibro pistoletų - raketų paleidimo įrenginių.
Signaliniai pliūpsniai yra kulkos, suspaustos iš medžiagos, degančios spalvota liepsna. Kinijos raketa yra kartoninis arba metalinis vamzdis, uždarytas iš vieno galo ir užpildytas miltelių kompozicija. Uždegus šį mišinį, dujų srovė, dideliu greičiu išplaukianti iš atviro vamzdžio galo, sukelia raketos skraidymą priešinga dujų srovei kryptimi. Tokia raketa gali pakilti be pistoleto-raketos paleidimo pagalbos. Lazda, pritvirtinta prie raketos korpuso, daro jos skrydį stabilesnį ir paprastesnį.
Fejerverkai naudojant kinų raketas.

Jūros gyventojai

Gyvūnų pasaulyje:
Čia taip pat sutinkama reaktyvinė varomoji jėga. Sepijos, aštuonkojai ir kai kurie kiti galvakojai moliuskai neturi nei pelekų, nei galingos uodegos ir plaukia ne blogiau nei kiti. jūros gyventojų... Šių minkštųjų būtybių kūnuose yra gana talpus maišelis ar ertmė. Vanduo traukiamas į ertmę, o tada gyvūnas su didžiulė jėga išstumia šį vandenį. Išstumto vandens reakcija verčia gyvūną plaukti priešinga srauto krypčiai kryptimi.

Krentanti katė

Tačiau įdomiausią judėjimo būdą pademonstravo eilinis katė... Prieš šimtą penkiasdešimt metų žymus prancūzų fizikas Marcelis Despresas pareiškė:
- Ar žinai, Niutono dėsniai nėra visiškai teisingi. Kūnas gali judėti vidinių jėgų pagalba, niekuo nesiremdamas ir nuo nieko neatsitraukdamas. - Kur įrodymai, kur pavyzdžiai? - protestavo klausytojai. - Nori įrodymų? Atsiprašau. Katė, kuri atsitiktinai nukrito nuo stogo, yra įrodymas! Kad ir kaip katė nukristų, net galva žemyn, ji tikrai stovės ant žemės visomis keturiomis kojomis. Tačiau krintanti katė į nieką nesiremia ir nuo nieko neatsitraukia, o greitai ir mikliai apsiverčia. (Atsparumo orui galima nepaisyti - jis yra per mažas.)
Iš tiesų visi tai žino: krentančios katės; visada sugeba atsistoti ant kojų.
Krentanti katė stovi ant keturių kojų. Katės tai daro instinktyviai, o žmonės gali tai padaryti sąmoningai. Plaukikai, šokantys iš bokšto į vandenį, gali atlikti sudėtingą figūrą - trigubą salto, tai yra, tris kartus apsiversti ore, o tada staiga atsitiesti, sustabdyti savo kūno sukimąsi ir pasinerti į vandenį. tiesi linija. Tie patys judesiai, nesąveikaujant su jokiu svetimu daiktu, cirke stebimi atliekant akrobatus - oro gimnastus.
Akrobatų - oro gimnastų pasirodymas. Krentanti katė buvo nufotografuota filmavimo kamera, o po to ekrane po kadro peržiūrėta, ką katė daro skraidydama ore. Paaiškėjo, kad katė greitai suko leteną. Letenų sukimasis sukelia abipusį judesį - viso kūno reakciją, ir jis sukasi priešinga letenų judėjimui kryptimi. Viskas vyksta griežtai laikantis Niutono įstatymų, ir būtent jų dėka katė atsistoja ant kojų. Tas pats atsitinka visais atvejais, kai gyvas padaras be aiškios priežasties keičia savo judėjimą ore.

Reaktyvinis laivas

Išradėjai turėjo idėją, kodėl gi nepasinaudojus savo plaukimo būdu iš sepijų. Jie nusprendė statyti savaeigį laivą reaktyvinis variklis... Idėja tikrai įgyvendinama. Tiesa, nepasitikėjo sėkme: išradėjai abejojo, ar tokia reaktyvinė valtis geriau nei įprastas varžtas. Reikėjo atlikti eksperimentą.
Reaktyvinis laivas yra savaeigis laivas su reaktyviniu varikliu. Jie pasirinko seną vilkiką, suremontavo jo korpusą, pašalino sraigtus ir į mašinų skyrių įdėjo vandens siurblį. Šis siurblys pumpavo jūros vandenį ir stipria srove išstūmė jį pro vamzdį už laivagalio. Garlaivis plaukė, bet vis tiek judėjo lėčiau nei sraigtinis garintuvas. Ir tai galima paaiškinti paprastai: paprastas sraigtas sukasi už laivagalio nieko nevaržomas, aplink jį yra tik vanduo; vandenį reaktyviniame siurblyje paleido beveik tas pats sraigtas, tačiau jis nebe sukasi ant vandens, o sandariu vamzdžiu. Atsirado vandens srovės trintis prie sienų. Trintis susilpnino srauto trauką. Garlaivis su vandens srovės sraigtu plaukė lėčiau nei sraigtas ir sunaudojo daugiau degalų. Tačiau jie neatsisakė tokių laivų statybos: jie rado svarbių pranašumų. Valtis su sraigtu turi sėdėti giliai vandenyje, kitaip sraigtas nenaudingai putos vandeniu arba suksis ore. Todėl sraigtiniai garlaiviai bijo seklumų ir plyšių, jie negali plaukti sekliame vandenyje. O vandens srovės garlaivius galima statyti negiliai ir plokščiu dugnu: jiems nereikia gylio-ten, kur valtis praplauks, ten praplauks ir vandens srovės garlaivis. Pirmieji vandens reaktyviniai laivai Sovietų Sąjungoje buvo pastatyti 1953 metais Krasnojarsko laivų statykloje. Jie skirti mažoms upėms, kuriose įprastiniai garlaiviai negali plaukti.

Ypač kruopščiai inžinieriai, išradėjai ir mokslininkai užsiėmė reaktyvinio varymo tyrimais, kai šaunamieji ginklai... Pirmieji ginklai - visokie pistoletai, muškietos ir samopalai - kiekvienu šūviu trenkė žmogui į petį. Po kelių dešimčių šūvių petį pradėjo taip skaudėti, kad karys nebegalėjo nusitaikyti. Pirmosios patrankos - girgždesiai, vienaragiai, aušintuvai ir bombardavimai - atšoko, kai buvo paleistos, taigi, atsitiko, šauliai -kulkosvaidžiai buvo suluošinti, jei neturėjo laiko išsisukti ir nušokti. Ginklo atsitrenkimas trukdė tiksliai šaudyti, nes pistoletas atsimušė, kol šerdis ar granata neišskrido iš vamzdžio. Tai supainiojo pagrindą. Šaudymas pasirodė netikslingas.
Šaudymas šaunamaisiais ginklais. Prieš daugiau nei keturis šimtus penkiasdešimt metų artilerijos inžinieriai pradėjo kovoti. Pirma, vežime buvo sumontuotas noragėlis, kuris atsitrenkė į žemę ir tarnavo kaip tvirta ginklo atrama. Tada jie manė, kad jei patranka būtų tinkamai atremta iš užpakalio, kad ji nebeturėtų kur atsitraukti, atsitraukimas išnyks. Bet tai buvo klaida. Į impulsų išsaugojimo įstatymą nebuvo atsižvelgta. Patrankos sulaužė visas atramas, o vežimai buvo taip atlaisvinti, kad ginklas tapo netinkamas koviniam darbui. Tada išradėjai suprato, kad judėjimo dėsnių, kaip ir visų gamtos dėsnių, negalima keisti savaip, juos galima „pergudrauti“ tik pasitelkus mokslą - mechaniką. Prie vežimo jie paliko sąlyginai nedidelį atidarytuvą ir padėjo ginklo vamzdį ant „skaidrės“ taip, kad tik viena, o ne visa pistoleto riedė atgal. Statinė buvo prijungta prie kompresoriaus stūmoklio, kuris savo cilindre juda taip pat, kaip ir garo variklio stūmoklis. Tačiau garo variklio cilindre yra garo, o pistoleto kompresoriuje - alyva ir spyruoklė (arba suslėgtas oras). Kai patrankos vamzdis atsisuka atgal, stūmoklis suspaudžia spyruoklę. Tuo pačiu metu alyva yra išstumiama per mažas stūmoklio angas kitoje stūmoklio pusėje. Yra stipri trintis, kuri iš dalies sugeria atsitraukiančios statinės judėjimą, todėl ji tampa lėtesnė ir lygesnė. Tada suspausta spyruoklė išsiplečia ir grąžina stūmoklį, o kartu ir pistoleto vamzdį į pradinę vietą. Alyva spaudžia vožtuvą, atidaro jį ir laisvai teka atgal po stūmoklio. Greito gaisro metu pistoleto vamzdis beveik nuolat juda į priekį ir atgal. Pistoletų kompresoriuje atatranką sugeria trintis.

Snukio stabdys

Kai padidėjo ginklų galia ir nuotolis, kompresoriaus nepakako, kad neutralizuotų atatranką. Jam padėti buvo išrastas snukio stabdys... Snukio stabdys yra tik trumpas plieninis vamzdis, pritvirtintas prie skylės ir tarnaujantis kaip jo tęsinys. Jo skersmuo yra didesnis už statinės kiaurymės skersmenį, todėl jis nė kiek netrukdo iš statinės išskrendančiam sviediniui. Vamzdžio sienose išilgai perimetro išpjautos kelios pailgos skylės.
Snukio stabdys - sumažina šaunamųjų ginklų atsitraukimą. Po šovinio iš pistoleto vamzdžio išsiskyrusios miltelinės dujos iš karto išsiskiria į šonus, o kai kurios patenka į snukio stabdžio angas. Šios dujos su didele jėga trenkia į skylių sienas, jas atstumia ir išskrenda, bet ne į priekį, o šiek tiek įstrižai ir atgal. Tuo pačiu metu jie spaudžia sienas į priekį ir stumia jas, o kartu ir visą ginklo vamzdį. Jie padeda ugnies stebėjimo spyruoklei, nes jie linkę statinę riedėti į priekį. Ir kol jie buvo statinėje, jie pastūmė ginklą atgal. Snukio stabdys žymiai sumažina ir susilpnina atatranką. Kiti išradėjai pasuko kitu keliu. Užuot kovojęs reaktyvinė varomoji jėga ir bandė jį užgesinti, jie nusprendė panaudoti ginklo atšaukimą naudodamiesi priežastimi. Šie išradėjai sukūrė daugybę automatinių ginklų pavyzdžių: šautuvus, pistoletus, kulkosvaidžius ir patrankas, kurių atatranka skirta išmesti panaudotą užtaiso dėklą ir perkrauti ginklą.

Raketų artilerija

Jūs negalite kovoti su atsitraukimu, bet naudokitės juo: juk veiksmas ir reakcija (atsitraukimas) yra lygiaverčiai, lygūs, lygūs, miltelių dujų reaktyvusis poveikis, užuot stumdęs ginklo vamzdį, siunčia sviedinį į taikinį pirmyn. Taigi buvo sukurtas raketų artilerija... Jame dujų srovė pataiko ne į priekį, o atgal, sukurdama sviedinio reakciją į priekį. Dėl reaktyvinis pistoletas brangi ir sunki statinė pasirodo nereikalinga. Pigesnis, paprastas geležinis vamzdis puikiai padeda nukreipti sviedinio skrydį. Galite apsieiti visai be vamzdžio ir priversti sviedinį slysti išilgai dviejų metalinių juostų. Savo struktūra raketa yra panaši į fejerverkų raketą, ji yra tik didesnio dydžio. Vietoj spalvotų kibirkščių mišinio į galvą dedamas sprogstamasis krūvis, turintis didelę destruktyvią jėgą. Šovinio vidurys užpildytas paraku, kuris degdamas sukuria galingą karštų dujų srovę, kuri stumia sviedinį į priekį. Šiuo atveju parako deginimas gali trukti didelę skrydžio laiko dalį, o ne tik tą trumpą laiką, kol įprastas sviedinys juda įprastos patrankos vamzdyje. Šūvio nelydi toks stiprus garsas. Raketų artilerija nėra jaunesnė už paprastą artileriją, o gal net senesnė už ją: senovės kinų ir arabų knygos, parašytos daugiau nei prieš tūkstantį metų, praneša apie kovinį raketų naudojimą. Vėlesnių laikų mūšių aprašymuose ne, ne, ir bus paminėtos kovinės raketos. Kai britų kariai užkariavo Indiją, Indijos raketų kariai savo ugnies uodegos strėlėmis išgąsdino jų tėvynę pavergusius britų įsibrovėlius. Britams tuo metu reaktyviniai ginklai buvo smalsumas. Generolas išrado raketų granatas K. I. Konstantinovas, drąsūs Sevastopolio gynėjai 1854-1855 m. atmušė anglo-prancūzų karių atakas.

Raketa

Didžiulis pranašumas prieš įprastą artileriją - nereikėjo su savimi nešiotis sunkiųjų ginklų - patraukė karinių lyderių dėmesį į raketų artileriją. Tačiau ne mažiau svarbus trūkumas trukdė jį tobulinti. Faktas yra tas, kad varomoji jėga, arba, kaip jie sakydavo, jėgos krūvis, jie žinojo, kaip gaminti tik iš juodų miltelių. O su juodais milteliais elgtis pavojinga. Taip atsitiko gamybos metu raketos raketinis kuras sprogo ir darbininkai žuvo. Kartais raketa sprogo paleidžiant, o ginklininkai žuvo. Gaminti ir naudoti tokius ginklus buvo pavojinga. Todėl jis netapo plačiai paplitęs. Tačiau sėkmingai pradėtas darbas nesukūrė tarpplanetinio erdvėlaivio. Vokiečių fašistai paruošė ir pradėjo kruviną pasaulinį karą.

Raketa

Raketų gamybos trūkumą pašalino sovietų dizaineriai ir išradėjai. Didžiojo metu Tėvynės karas jie davė mūsų armijai puikių reaktyvinių ginklų. Buvo pastatyti apsauginiai skiediniai - buvo išrasti „Katyushas“ ir RS („eres“) - raketos.
Raketa. Savo kokybe sovietų raketų artilerija pranoko visus užsienio modelius ir padarė didžiulę žalą priešui. Gindami Tėvynę, sovietų žmonės buvo priversti visus raketų pasiekimus panaudoti gynybai. Fašistinėse valstybėse daugelis mokslininkų ir inžinierių dar prieš karą intensyviai kūrė nežmoniškų naikinimo ir masinių žudynių ginklų projektus. Jie tai laikė mokslo tikslu.

Savaeigis orlaivis

Karo metu Hitlerio inžinieriai pastatė kelis šimtus savarankiškai vairuojantys orlaiviai: lukštai „FAU-1“ ir raketos „FAU-2“. Tai buvo cigaro formos kriauklės, 14 metrų ilgio ir 165 centimetrų skersmens. Mirtinas cigaras svėrė 12 tonų; iš jų 9 tonos yra kuras, 2 tonos - korpusas ir 1 tona yra sprogstamoji. „FAU-2“ skrido iki 5500 kilometrų per valandą greičiu ir galėjo pakilti 170–180 kilometrų aukščio. Šios naikinimo priemonės nesiskyrė pataikymo tikslumu ir buvo tinkamos tik šaudyti į tokius didelius taikinius kaip dideli ir tankiai apgyvendinti miestai. Vokiečių fašistai išleido „FAU-2“ 200–300 kilometrų atstumu nuo Londono, tikėdamiesi, kad miestas yra didelis-jis kažkur pasieks! Mažai tikėtina, kad Niutonas galėjo įsivaizduoti, kad jo šmaikštus patyrimas ir jo atrasti judesio dėsniai sudarys ginklo, sukurto žvėriško piktnaudžiavimo žmonėmis, pagrindą, o ištisi Londono blokai pavirs griuvėsiais ir taps sugautų žmonių kapais. dėl FAU aklųjų reido.

Erdvėlaivis

Daugelį amžių žmonės puoselėjo svajonę skristi tarpplanetinėje erdvėje, aplankyti Mėnulį, paslaptingą Marsą ir drumstą Venerą. Šia tema parašyta daug mokslinės fantastikos romanų, romanų ir novelių. Rašytojai išsiuntė savo herojus į dangaus aukštumų atstumus treniruotomis gulbėmis, balionais, patrankų sviediniais ar kitu neįtikėtinu būdu. Tačiau visi šie skrydžio metodai buvo pagrįsti išradimais, kurie nepalaikė mokslo. Žmonės tikėjo, kad kada nors galės palikti mūsų planetą, bet nežinojo, kaip jiems tai pavyks. Nuostabus mokslininkas Konstantinas Eduardovičius Ciolkovskis pirmą kartą 1903 m davė mokslinį pagrindą kelionių į kosmosą idėjai... Jis įrodė, kad žmonės gali palikti Žemės rutulį, o raketa tam pasitarnaus, nes raketa yra vienintelis variklis, kuriam nereikia jokios išorinės paramos. Štai kodėl raketa galintys skristi beorėje erdvėje. Mokslininkas Konstantinas Eduardovičius Ciolkovskis - įrodė, kad žmonės gali palikti Žemės rutulį ant raketos. Pagal savo struktūrą erdvėlaivis turėtų būti panašus į raketinį sviedinį, tik jo galvutėje tilps keleiviams ir instrumentams skirta kabina, o likusią erdvę užims degaus mišinio tiekimas ir variklis. Norint gauti laivą tinkamu greičiu, jums reikia tinkamo kuro. Parakas ir kiti sprogmenys jokiu būdu netinka: jie yra ir pavojingi, ir dega per greitai, nesuteikia ilgalaikio judėjimo. K. E. Tsiolkovskis rekomendavo naudoti skystą kurą: alkoholį, benziną ar suskystintą vandenilį, deginti gryno deguonies ar kitos oksiduojančios medžiagos sraute. Visi pripažino šio patarimo teisingumą, nes tada nežinojo geriausio kuro. Pirmoji raketa su skystu kuru, sverianti šešiolika kilogramų, buvo išbandyta Vokietijoje 1929 m. Balandžio 10 d. Patyrusi raketa pakilo į orą ir dingo iš akių, kol išradėjas ir visi susirinkusieji galėjo atsekti, kur ji skrido. Po eksperimento raketos rasti nepavyko. Kitą kartą išradėjas nusprendė „pergudrauti“ raketą ir pririšo prie jos keturių kilometrų ilgio virvę. Raketa pakilo, nusekdama virvės uodegą. Ji ištraukė du kilometrus virvės, ją perpjovė ir sekė savo pirmtaką nežinoma kryptimi. Ir šio bėglio taip pat nepavyko rasti. Pirmasis sėkmingas raketos su skystu kuru skrydis įvyko TSRS 1933 m. Rugpjūčio 17 d. Raketa pakilo, nuskrido numatytą atstumą ir saugiai nusileido. Visi šie atradimai ir išradimai yra pagrįsti Niutono dėsniais.

Reaktyvus judesys gamtoje ir technologijose

FIZIKOS SANTRAUKA


Reaktyvusis judesys yra judesys, atsirandantis, kai tam tikru greičiu bet kuri kūno dalis atskiriama nuo kūno.

Reaktyvi jėga atsiranda be jokios sąveikos su išoriniais kūnais.

Reaktyvinio variklio naudojimas gamtoje

Daugelis iš mūsų gyvenime maudydamiesi jūroje susitiko su medūzomis. Bet kokiu atveju Juodojoje jūroje jų yra gana daug. Tačiau mažai žmonių manė, kad medūzos judėjimui naudoja reaktyvinę varomąją jėgą. Be to, taip juda laumžirgių lervos ir kai kurios jūrinio planktono rūšys. Ir dažnai jūrinių bestuburių, naudojančių reaktyvinį variklį, efektyvumas yra daug didesnis nei technologinių išradimų.

Reaktyvinį varomąjį variklį naudoja daugelis moliuskų - aštuonkojai, kalmarai, sepijos. Pavyzdžiui, šukutės moliuskas juda į priekį dėl vandens srauto reaktyviosios jėgos, išmetamos iš apvalkalo, kai jo vožtuvai yra stipriai suspausti.

Aštuonkojai


Sepijos

Sepijos, kaip ir dauguma galvakojų, juda vandenyje taip. Jis per šoninį plyšį ir specialų piltuvą priešais kūną traukia vandenį į žiaunų ertmę, o po to energingai pro piltuvą išmeta vandens srovę. Sepija nukreipia piltuvo vamzdelį į šoną arba atgal ir greitai iš jo išspaudžia vandenį, gali judėti skirtingomis kryptimis.

Salpa yra jūros gyvūnas su skaidriu kūnu, judėdamas gauna vandens per priekinę angą, o vanduo patenka į plačią ertmę, kurios viduje įstrižai ištemptos žiaunos. Kai tik gyvūnas ilgai išgeria vandens, skylė užsidaro. Tada susitraukia išilginiai ir skersiniai salpos raumenys, susitraukia visas kūnas, o vanduo išstumiamas pro užpakalinę angą. Tekančios srovės reakcija stumia salpą į priekį.

Didžiausią susidomėjimą kelia kalmarų reaktyvinis variklis. Kalmaras yra didžiausias bestuburių vandenyno gelmių gyventojas. Kalmarai pasiekė aukščiausią tobulumą reaktyvinėje navigacijoje. Juose net kūnas su savo išorinėmis formomis kopijuoja raketą (arba, geriau sakant, raketa kopijuoja kalmarą, nes ji šiuo klausimu turi neginčijamą prioritetą). Lėtai judėdamas, kalmaras naudoja didelį deimanto formos peleką, kuris periodiškai lenkiasi. Greitam metimui jis naudoja reaktyvinį variklį. Raumenų audinys - mantija supa moliusko kūną iš visų pusių, jo ertmės tūris yra beveik pusė kalmaro kūno tūrio. Gyvūnas įsiurbia vandenį į mantijos ertmę, o paskui staigiai išmeta vandens srovę per siaurą antgalį ir dideliu greičiu juda atgal. Šiuo atveju visi dešimt čiuptuvų kalmarai susirenka į mazgą virš galvos, ir jis įgauna supaprastintą formą. Antgalis turi specialų vožtuvą, o raumenys gali jį pasukti, pakeisdami judėjimo kryptį. Kalmarų variklis yra labai ekonomiškas, jis gali pasiekti greitį iki 60 - 70 km / h. (Kai kurie tyrinėtojai mano, kad net iki 150 km / h!) Nenuostabu, kad kalmarai vadinami „gyva torpeda“. Lenkdami ryšuliu sulankstytus čiuptuvus į dešinę, į kairę, aukštyn arba žemyn, kalmarai sukasi viena ar kita kryptimi. Kadangi toks vairas yra labai didelis, palyginti su pačiu gyvūnu, jo nedidelio judesio pakanka, kad kalmaras net visu greičiu lengvai išvengtų susidūrimo su kliūtimi. Staigus vairo pasukimas - ir plaukikas jau skuba išvirkščia pusė... Taigi jis sulenkė piltuvo galą atgal ir dabar pirmiausia slysta galva. Jis sulenkė jį į dešinę - ir stūmimas reaktyviniu metė į kairę. Bet kai reikia greitai plaukti, piltuvas visada išlindo tiesiai tarp čiuptuvų, o kalmarai veržiasi į priekį su uodega, kaip bėgiotų vėžiai - bėgikas, apdovanotas žirgo judrumu.

Jei nereikia skubėti, kalmarai ir sepijos plaukioja, banguodamos pelekais - miniatiūrinės bangos bėga išilgai jų iš priekio į nugarą, o gyvūnas grakščiai slysta, retkarčiais stumdamasis ir vandens srove, išmesta iš po mantijos. Tuomet aiškiai matomi atskiri sukrėtimai, kuriuos moliuskas gauna vandens srovių išsiveržimo metu. Kai kurie galvakojai gali pasiekti greitį iki penkiasdešimt penkių kilometrų per valandą. Atrodo, kad niekas neatliko tiesioginių matavimų, tačiau apie tai galima spręsti pagal skraidančių kalmarų greitį ir diapazoną. Ir tokių, pasirodo, aštuonkojų artimųjų talentų! Geriausias moliuskų lakūnas - kalmaras stenoteutis. Anglų jūreiviai tai vadina - skraidantis kalmaras („skraidantis kalmaras“). Tai mažas silkės dydžio gyvūnas. Jis persekioja žuvis tokiu užsidegimu, kad dažnai šokinėja iš vandens, šluojantis kaip strėlė per jos paviršių. Jis griebiasi šio triuko ir išgelbėja savo gyvybę nuo plėšrūnų - tuno ir skumbrės. Sukūręs didžiausią reaktyvinę trauką vandenyje, bandomasis kalmaras pakyla į orą ir skrenda virš bangų daugiau nei penkiasdešimt metrų. Gyvos raketos skrydžio apogėjus slypi taip aukštai virš vandens, kad skraidantys kalmarai dažnai nusileidžia į vandenyną plaukiojančių laivų denius. Keturi ar penki metrai nėra rekordinis aukštis, į kurį kalmarai kyla į dangų. Kartais jie skrenda dar aukščiau.

Anglų vėžiagyvių tyrinėtojas daktaras Reesas moksliniame straipsnyje aprašė kalmarą (tik 16 centimetrų ilgio), kuris, nuskridęs nemažą atstumą oru, nukrito ant jachtos tilto, kuris buvo beveik septynis metrus virš vandens.

Būna, kad putojančioje kaskadoje ant laivo nukrenta daug skraidančių kalmarų. Senovės rašytojas Trebius Nigeris kartą pasakė liūdną istoriją apie laivą, kuris net nuskendo po ant denio nukritusių skraidančių kalmarų svorio. Kalmarai gali pakilti be pagreičio.

Aštuonkojai taip pat gali skristi. Prancūzų gamtininkas Jeanas Veranyas pamatė, kaip akvariume įsibėgėja eilinis aštuonkojis ir staiga iššoko iš vandens atgal. Apibūdinęs ore penkių metrų ilgio lanką, jis vėl puolė į akvariumą. Surinkęs greitį šokinėti, aštuonkojis judėjo ne tik dėl reaktyvinės traukos, bet ir irklentėmis.
Baggy aštuonkojai plaukia, žinoma, blogiau nei kalmarai, tačiau kritiniais momentais jie gali parodyti geriausių sprinterių rekordinę klasę. Kalifornijos akvariumo darbuotojai bandė nufotografuoti aštuonkojį, puolantį krabą. Aštuonkojis taip greitai puolė prie grobio, kad ant plėvelės visada buvo riebalų, net ir fotografuojant didžiausiu greičiu. Taigi metimas truko šimtąsias sekundės dalis! Paprastai aštuonkojai plaukia palyginti lėtai. Aštuonkojų migraciją tyrinėjęs Josephas Seinle'as apskaičiavo: pusės metro dydžio aštuonkojis plūduriuoja jūroje su Vidutinis greitis apie penkiolika kilometrų per valandą. Kiekvienas iš piltuvo išmestas vandens srautas stumia jį į priekį (tiksliau, atgal, nes aštuonkojis plaukia atgal) nuo dviejų iki dviejų su puse metro.

Reaktyvinę varomąją galią galima rasti ir augalų pasaulyje. Pavyzdžiui, prinokę „išprotėjusio agurko“ vaisiai nuo menkiausio prisilietimo atšoka nuo kotelio, o iš skylės jėga išmetamas lipnus skystis su sėklomis. Tuo pačiu metu pats agurkas skrenda priešinga kryptimi iki 12 m.

Žinodami impulsų išsaugojimo dėsnį, galite pakeisti savo judėjimo greitį atviroje erdvėje. Jei esate valtyje ir turite kelis sunkius akmenis, tada mesti akmenis tam tikra kryptimi judės priešinga kryptimi. Tas pats atsitiks ir kosmose, tačiau ten jie naudoja reaktyvinius variklius.

Visi žino, kad šūvį iš ginklo lydi atatranka. Jei kulkos svoris būtų lygus ginklo svoriui, jie skristų tuo pačiu greičiu. Atatranka atsiranda dėl to, kad atmetama dujų masė sukuria reaktyviąją jėgą, kurios dėka galima užtikrinti judėjimą tiek ore, tiek beorėje erdvėje. Ir kuo didesnė ištekančių dujų masė ir greitis, tuo didesnė mūsų peties atsitraukimo jėga, tuo stipresnė ginklo reakcija, tuo didesnė reaktyvioji jėga.

Reaktyvinio variklio naudojimas technologijoje

Daugelį amžių žmonija svajojo apie keliones į kosmosą. Mokslinės fantastikos rašytojai pasiūlė įvairių priemonių šiam tikslui pasiekti. XVII amžiuje pasirodė prancūzų rašytojo Cyrano de Bergerac istorija apie skrydį į mėnulį. Šios istorijos herojus pasiekė mėnulį geležiniu vežimėliu, ant kurio nuolat mėtė stiprų magnetą. Traukdamas link jo, vagonas kilo vis aukščiau virš Žemės, kol pasiekė mėnulį. O baronas Miunhauzenas sakė, kad jis pakilo į mėnulį ant pupelių kotelio.

Pirmojo tūkstantmečio pabaigoje Kinija išrado reaktyvinę varomąją jėgą, kuri varė raketas - bambuko vamzdžius, užpildytus paraku, jie taip pat buvo naudojami kaip linksmybės. Vienas iš pirmųjų automobilių projektų taip pat buvo su reaktyviniu varikliu ir šis projektas priklausė Niutonui.

Pirmojo pasaulyje reaktyvinio lėktuvo, skirto žmonėms skraidyti, projekto autorius buvo Rusijos revoliucionierius N.I. Kibalčičas. 1881 m. Balandžio 3 d. Jam buvo įvykdyta mirties bausmė už dalyvavimą imperatoriaus Aleksandro II nužudyme. Jis sukūrė savo projektą kalėjime po mirties nuosprendžio. Kibalčičius rašė: „Būdamas kalėjime, likus kelioms dienoms iki mirties, rašau šį projektą. Aš tikiu savo idėjos įgyvendinamumu, ir šis įsitikinimas palaiko mane mano siaubingoje situacijoje ... Aš ramiai susidursiu su mirtimi, žinodamas, kad mano idėja kartu su manimi nepražus “.

Idėją panaudoti raketas kosminiams skrydžiams šio amžiaus pradžioje pasiūlė rusų mokslininkas Konstantinas Eduardovičius Ciolkovskis. 1903 metais Kalugos gimnazijos mokytojo K.E. Ciolkovskis „Pasaulio erdvių tyrinėjimas reaktyviniais prietaisais“. Šiame darbe buvo svarbiausia astronautikos matematinė lygtis, dabar žinoma kaip „Ciolkovskio formulė“, apibūdinanti kintamos masės kūno judėjimą. Ateityje jis sukūrė raketų variklio, naudojančio skystą kurą, schemą, pasiūlė daugiapakopę raketos konstrukciją ir išreiškė idėją sukurti ištisus kosminius miestus beveik žemės orbitoje. Jis parodė, kad vienintelis prietaisas, galintis įveikti traukos jėgą, yra raketa, t.y. aparatas su reaktyviniu varikliu, naudojant degalus ir oksidatorių, esantį ant paties aparato.

Reaktyvinis variklis yra variklis, kuris cheminę degalų energiją paverčia dujų srauto kinetine energija, o variklis įgyja greitį priešinga kryptimi.

K. E. Tsiolkovskio idėją įgyvendino sovietų mokslininkai, vadovaujami akademiko Sergejaus Pavlovičiaus Korolevo. Pirmasis dirbtinis Žemės palydovas buvo paleistas Sovietų Sąjungoje 1957 metų spalio 4 dieną.

Reaktyvinio varymo principas plačiai pritaikomas aviacijoje ir astronautikoje. Kosmoso erdvėje nėra terpės, su kuria kūnas galėtų sąveikauti ir taip pakeisti savo greičio kryptį bei modulį, todėl skrydžiams į kosmosą galima naudoti tik reaktyvinius lėktuvus, t.

Raketų įrenginys

Raketos judėjimas grindžiamas impulsų išsaugojimo dėsniu. Jei tam tikru momentu koks nors kūnas bus išmestas iš raketos, tada jis įgis tą patį impulsą, bet nukreiptą priešinga kryptimi



Bet kurioje raketoje, nepriklausomai nuo jos konstrukcijos, visada yra apvalkalas ir kuras su oksidatoriumi. Raketos apvalkale yra naudingas krovinys (šiuo atveju erdvėlaivis), prietaisų skyrius ir variklis (degimo kamera, siurbliai ir kt.).

Didžioji raketos dalis yra kuras su oksidatoriumi (oksidatorius reikalingas kuro degimui palaikyti, nes erdvėje nėra deguonies).

Kuras ir oksidatorius pumpuojami į degimo kamerą. Degalai, deginami, virsta aukštos temperatūros dujomis ir aukštas spaudimas... Dėl didelio slėgio skirtumo degimo kameroje ir kosminėje erdvėje dujos iš degimo kameros per specialios formos varpą, vadinamą purkštuku, galinga srove išstumiamos į išorę. Purkštuko paskirtis yra padidinti srovės greitį.

Prieš paleidžiant raketą, jos impulsas lygus nuliui. Dėl degimo kameroje esančių dujų ir visų kitų raketos dalių sąveikos dujos, išeinančios per purkštuką, gauna tam tikrą impulsą. Tada raketa yra uždara sistema, o jos bendras impulsas net po paleidimo turėtų būti lygus nuliui. Todėl visiškai joje esantis raketos apvalkalas gauna impulsą, kurio dydis yra lygus dujų impulsui, bet priešinga kryptimi.

Masyviausia raketos dalis, skirta paleisti ir pagreitinti visą raketą, vadinama pirmąja pakopa. Kai pirmoje masinėje daugiapakopės raketos pakopoje greitėjimo metu baigiasi kuras, ji atskiriama. Tolesnis pagreitis tęsiamas antruoju, mažiau masyviu etapu, o greitis, anksčiau pasiektas pirmojo etapo pagalba, padidina dar šiek tiek greičio ir tada atsiskiria. Trečiasis etapas toliau didina greitį iki reikiamos vertės ir naudingąją apkrovą pristato į orbitą.

Pirmasis žmogus, skridęs į kosmosą, buvo Sovietų Sąjungos pilietis Jurijus Aleksejevičius Gagarinas. 1961 m. Balandžio 12 d. Jis apskriejo Žemės rutulį ant palydovo „Vostok“

Sovietinės raketos pirmosios pasiekė Mėnulį, apskriejo Mėnulį ir fotografavo nematomą jo pusę nuo Žemės, pirmosios pasiekė Veneros planetą ir pristatė mokslinius instrumentus į jos paviršių. 1986 metais du sovietiniai erdvėlaiviai „Vega-1“ ir „Vega-2“ iš arti apžiūrėjo Halley kometą, kas 76 metus priartėdami prie Saulės.

Geriausiu atveju reikalauti ištaisyti ... “R. Feynmanas Net ir trumpa technologijų raidos istorijos apžvalga rodo ryškų faktą apie laviną primenantį šiuolaikinio mokslo ir technologijų raidą visos žmonijos istorijos mastu. . Jei žmogaus perėjimas nuo akmens įrankių prie metalo užtruko apie 2 milijonus metų; rato patobulinimas iš medžio masyvo rato į ratą su stebule, ...

Tai, kas prarasta šimtmečių gelmėse, buvo, yra ir visada bus nacionalinio mokslo ir kultūros židinys: ir visada bus atviras kultūriniam ir moksliniam judėjimui visam pasauliui. "*" Maskva mokslo ir technologija “- taip pavadintas tyrimo projektas (vadovas S. Ilizarovas), kurį atliko Rusijos mokslų akademijos Vavilovo gamtos mokslų ir technologijų istorijos institutas, remiamas ...

Jo ilgamečio darbo įvairiose fizinės optikos srityse rezultatai. Tai padėjo pamatus naujai optikos krypčiai, kurią mokslininkas pavadino mikrooptika. Vavilovas daug dėmesio skyrė gamtos mokslų filosofijos ir mokslo istorijos klausimams. Jam priskiriamas M. V. Lomonosovo, V. V. Petrovo ir L. Eulerio mokslinio paveldo kūrimas, leidimas ir propagavimas. Mokslininkas vadovavo Istorijos komisijai ...

Reaktyvus judesys gamtoje ir technologijose

FIZIKOS SANTRAUKA


Reaktyvinė varomoji jėga- judesys, atsirandantis, kai tam tikra greičiu kuri nors kūno dalis atsiskiria nuo kūno.

Reaktyvi jėga atsiranda be jokios sąveikos su išoriniais kūnais.

Reaktyvinio variklio naudojimas gamtoje

Daugelis iš mūsų gyvenime maudydamiesi jūroje susitiko su medūzomis. Bet kokiu atveju Juodojoje jūroje jų yra gana daug. Tačiau mažai žmonių manė, kad medūzos judėjimui naudoja reaktyvinę varomąją jėgą. Be to, taip juda laumžirgių lervos ir kai kurios jūrinio planktono rūšys. Ir dažnai jūrinių bestuburių, naudojančių reaktyvinį variklį, efektyvumas yra daug didesnis nei technologinių išradimų.

Reaktyvinį varomąjį variklį naudoja daugelis moliuskų - aštuonkojai, kalmarai, sepijos. Pavyzdžiui, šukutės moliuskas juda į priekį dėl vandens srauto reaktyviosios jėgos, išmetamos iš apvalkalo, kai jo vožtuvai yra stipriai suspausti.

Aštuonkojai


Sepijos

Sepijos, kaip ir dauguma galvakojų, juda vandenyje taip. Jis per šoninį plyšį ir specialų piltuvą priešais kūną traukia vandenį į žiaunų ertmę, o po to energingai pro piltuvą išmeta vandens srovę. Sepija nukreipia piltuvo vamzdelį į šoną arba atgal ir greitai iš jo išspaudžia vandenį, gali judėti skirtingomis kryptimis.

Salpa yra jūros gyvūnas su skaidriu kūnu, judėdamas gauna vandens per priekinę angą, o vanduo patenka į plačią ertmę, kurios viduje įstrižai ištemptos žiaunos. Kai tik gyvūnas ilgai išgeria vandens, skylė užsidaro. Tada susitraukia išilginiai ir skersiniai salpos raumenys, susitraukia visas kūnas, o vanduo išstumiamas pro užpakalinę angą. Tekančios srovės reakcija stumia salpą į priekį.

Didžiausią susidomėjimą kelia kalmarų reaktyvinis variklis. Kalmaras yra didžiausias bestuburių vandenyno gelmių gyventojas. Kalmarai pasiekė aukščiausią tobulumą reaktyvinėje navigacijoje. Juose net kūnas su savo išorinėmis formomis kopijuoja raketą (arba, geriau sakant, raketa kopijuoja kalmarą, nes ji šiuo klausimu turi neginčijamą prioritetą). Lėtai judėdamas, kalmaras naudoja didelį deimanto formos peleką, kuris periodiškai lenkiasi. Greitam metimui jis naudoja reaktyvinį variklį. Raumenų audinys - mantija supa moliusko kūną iš visų pusių, jo ertmės tūris yra beveik pusė kalmaro kūno tūrio. Gyvūnas įsiurbia vandenį į mantijos ertmę, o paskui staigiai išmeta vandens srovę per siaurą antgalį ir dideliu greičiu juda atgal. Šiuo atveju visi dešimt čiuptuvų kalmarai susirenka į mazgą virš galvos, ir jis įgauna supaprastintą formą. Antgalis turi specialų vožtuvą, o raumenys gali jį pasukti, pakeisdami judėjimo kryptį. Kalmarų variklis yra labai ekonomiškas, jis gali pasiekti greitį iki 60 - 70 km / h. (Kai kurie tyrinėtojai mano, kad net iki 150 km / h!) Nenuostabu, kad kalmarai vadinami „gyva torpeda“. Lenkdami ryšuliu sulankstytus čiuptuvus į dešinę, į kairę, aukštyn arba žemyn, kalmarai sukasi viena ar kita kryptimi. Kadangi toks vairas yra labai didelis, palyginti su pačiu gyvūnu, jo nedidelio judesio pakanka, kad kalmaras net visu greičiu lengvai išvengtų susidūrimo su kliūtimi. Staigus vairo pasukimas - ir plaukikas skuba priešinga kryptimi. Taigi jis sulenkė piltuvo galą atgal ir dabar pirmiausia slysta galva. Jis sulenkė jį į dešinę - ir stūmimas reaktyviniu metė į kairę. Bet kai reikia greitai plaukti, piltuvas visada išlindo tiesiai tarp čiuptuvų, o kalmarai veržiasi į priekį su uodega, kaip bėgiotų vėžiai - bėgikas, apdovanotas žirgo judrumu.

Jei nereikia skubėti, kalmarai ir sepijos plaukioja, banguodamos pelekais - miniatiūrinės bangos bėga išilgai jų iš priekio į nugarą, o gyvūnas grakščiai slysta, retkarčiais stumdamasis ir vandens srove, išmesta iš po mantijos. Tuomet aiškiai matomi atskiri sukrėtimai, kuriuos moliuskas gauna vandens srovių išsiveržimo metu. Kai kurie galvakojai gali pasiekti greitį iki penkiasdešimt penkių kilometrų per valandą. Atrodo, kad niekas neatliko tiesioginių matavimų, tačiau apie tai galima spręsti pagal skraidančių kalmarų greitį ir diapazoną. Ir tokių, pasirodo, aštuonkojų artimųjų talentų! Geriausias moliuskų lakūnas - kalmaras stenoteutis. Anglų jūreiviai tai vadina - skraidantis kalmaras („skraidantis kalmaras“). Tai mažas silkės dydžio gyvūnas. Jis persekioja žuvis tokiu užsidegimu, kad dažnai šokinėja iš vandens, šluojantis kaip strėlė per jos paviršių. Jis griebiasi šio triuko ir išgelbėja savo gyvybę nuo plėšrūnų - tuno ir skumbrės. Sukūręs didžiausią reaktyvinę trauką vandenyje, bandomasis kalmaras pakyla į orą ir skrenda virš bangų daugiau nei penkiasdešimt metrų. Gyvos raketos skrydžio apogėjus slypi taip aukštai virš vandens, kad skraidantys kalmarai dažnai nusileidžia į vandenyną plaukiojančių laivų denius. Keturi ar penki metrai nėra rekordinis aukštis, į kurį kalmarai kyla į dangų. Kartais jie skrenda dar aukščiau.

Anglų vėžiagyvių tyrinėtojas daktaras Reesas moksliniame straipsnyje aprašė kalmarą (tik 16 centimetrų ilgio), kuris, nuskridęs nemažą atstumą oru, nukrito ant jachtos tilto, kuris buvo beveik septynis metrus virš vandens.

Būna, kad putojančioje kaskadoje ant laivo nukrenta daug skraidančių kalmarų. Senovės rašytojas Trebius Nigeris kartą pasakė liūdną istoriją apie laivą, kuris net nuskendo po ant denio nukritusių skraidančių kalmarų svorio. Kalmarai gali pakilti be pagreičio.

Aštuonkojai taip pat gali skristi. Prancūzų gamtininkas Jeanas Veranyas pamatė, kaip akvariume įsibėgėja eilinis aštuonkojis ir staiga iššoko iš vandens atgal. Apibūdinęs ore penkių metrų ilgio lanką, jis vėl puolė į akvariumą. Surinkęs greitį šokinėti, aštuonkojis judėjo ne tik dėl reaktyvinės traukos, bet ir irklentėmis.
Baggy aštuonkojai plaukia, žinoma, blogiau nei kalmarai, tačiau kritiniais momentais jie gali parodyti geriausių sprinterių rekordinę klasę. Kalifornijos akvariumo darbuotojai bandė nufotografuoti aštuonkojį, puolantį krabą. Aštuonkojis taip greitai puolė prie grobio, kad ant plėvelės visada buvo riebalų, net ir fotografuojant didžiausiu greičiu. Taigi metimas truko šimtąsias sekundės dalis! Paprastai aštuonkojai plaukia palyginti lėtai. Aštuonkojų migraciją tyrinėjęs Josephas Seinle'as apskaičiavo, kad pusės metro dydžio aštuonkojis jūroje plūduriuoja vidutiniškai maždaug penkiolikos kilometrų per valandą greičiu. Kiekvienas iš piltuvo išmestas vandens srautas stumia jį į priekį (tiksliau, atgal, nes aštuonkojis plaukia atgal) nuo dviejų iki dviejų su puse metro.

Reaktyvinę varomąją galią galima rasti ir augalų pasaulyje. Pavyzdžiui, prinokę „išprotėjusio agurko“ vaisiai nuo menkiausio prisilietimo atšoka nuo kotelio, o iš skylės jėga išmetamas lipnus skystis su sėklomis. Tuo pačiu metu pats agurkas skrenda priešinga kryptimi iki 12 m.

Žinodami impulsų išsaugojimo dėsnį, galite pakeisti savo judėjimo greitį atviroje erdvėje. Jei esate valtyje ir turite kelis sunkius akmenis, tada mesti akmenis tam tikra kryptimi judės priešinga kryptimi. Tas pats atsitiks ir kosmose, tačiau ten jie naudoja reaktyvinius variklius.

Visi žino, kad šūvį iš ginklo lydi atatranka. Jei kulkos svoris būtų lygus ginklo svoriui, jie skristų tuo pačiu greičiu. Atatranka atsiranda dėl to, kad atmetama dujų masė sukuria reaktyviąją jėgą, kurios dėka galima užtikrinti judėjimą tiek ore, tiek beorėje erdvėje. Ir kuo didesnė ištekančių dujų masė ir greitis, tuo didesnė mūsų peties atsitraukimo jėga, tuo stipresnė ginklo reakcija, tuo didesnė reaktyvioji jėga.

Reaktyvinio variklio naudojimas technologijoje

Daugelį amžių žmonija svajojo apie keliones į kosmosą. Mokslinės fantastikos rašytojai pasiūlė įvairių priemonių šiam tikslui pasiekti. XVII amžiuje pasirodė prancūzų rašytojo Cyrano de Bergerac istorija apie skrydį į mėnulį. Šios istorijos herojus pasiekė mėnulį geležiniu vežimėliu, ant kurio nuolat mėtė stiprų magnetą. Traukdamas link jo, vagonas kilo vis aukščiau virš Žemės, kol pasiekė mėnulį. O baronas Miunhauzenas sakė, kad jis pakilo į mėnulį ant pupelių kotelio.

Pirmojo tūkstantmečio pabaigoje Kinija išrado reaktyvinę varomąją jėgą, kuri varė raketas - bambuko vamzdžius, užpildytus paraku, jie taip pat buvo naudojami kaip linksmybės. Vienas iš pirmųjų automobilių projektų taip pat buvo su reaktyviniu varikliu ir šis projektas priklausė Niutonui.

Pirmojo pasaulyje reaktyvinio lėktuvo, skirto žmonėms skraidyti, projekto autorius buvo Rusijos revoliucionierius N.I. Kibalčičas. 1881 m. Balandžio 3 d. Jam buvo įvykdyta mirties bausmė už dalyvavimą imperatoriaus Aleksandro II nužudyme. Jis sukūrė savo projektą kalėjime po mirties nuosprendžio. Kibalčičius rašė: „Būdamas kalėjime, likus kelioms dienoms iki mirties, rašau šį projektą. Aš tikiu savo idėjos įgyvendinamumu, ir šis įsitikinimas palaiko mane mano siaubingoje situacijoje ... Aš ramiai susidursiu su mirtimi, žinodamas, kad mano idėja kartu su manimi nepražus “.

Idėją panaudoti raketas kosminiams skrydžiams šio amžiaus pradžioje pasiūlė rusų mokslininkas Konstantinas Eduardovičius Ciolkovskis. 1903 metais Kalugos gimnazijos mokytojo K.E. Ciolkovskis „Pasaulio erdvių tyrinėjimas reaktyviniais prietaisais“. Šiame darbe buvo svarbiausia astronautikos matematinė lygtis, dabar žinoma kaip „Ciolkovskio formulė“, apibūdinanti kintamos masės kūno judėjimą. Ateityje jis sukūrė raketų variklio, naudojančio skystą kurą, schemą, pasiūlė daugiapakopę raketos konstrukciją ir išreiškė idėją sukurti ištisus kosminius miestus beveik žemės orbitoje. Jis parodė, kad vienintelis prietaisas, galintis įveikti traukos jėgą, yra raketa, t.y. aparatas su reaktyviniu varikliu, naudojant degalus ir oksidatorių, esantį ant paties aparato.

Reaktyvinis variklis Tai variklis, kuris cheminę degalų energiją paverčia dujų srauto kinetine energija, o variklis įgyja greitį priešinga kryptimi.

K. E. Tsiolkovskio idėją įgyvendino sovietų mokslininkai, vadovaujami akademiko Sergejaus Pavlovičiaus Korolevo. Pirmasis dirbtinis Žemės palydovas buvo paleistas Sovietų Sąjungoje 1957 metų spalio 4 dieną.

Reaktyvinio varymo principas plačiai pritaikomas aviacijoje ir astronautikoje. Kosmoso erdvėje nėra terpės, su kuria kūnas galėtų sąveikauti ir taip pakeisti savo greičio kryptį bei modulį, todėl skrydžiams į kosmosą galima naudoti tik reaktyvinius lėktuvus, t.

Raketų įrenginys

Raketos judėjimas grindžiamas impulsų išsaugojimo dėsniu. Jei tam tikru momentu koks nors kūnas bus išmestas iš raketos, tada jis įgis tą patį impulsą, bet nukreiptą priešinga kryptimi


Bet kurioje raketoje, nepriklausomai nuo jos konstrukcijos, visada yra apvalkalas ir kuras su oksidatoriumi. Raketos apvalkale yra naudingas krovinys (šiuo atveju erdvėlaivis), prietaisų skyrius ir variklis (degimo kamera, siurbliai ir kt.).

Didžioji raketos dalis yra kuras su oksidatoriumi (oksidatorius reikalingas kuro degimui palaikyti, nes erdvėje nėra deguonies).

Kuras ir oksidatorius pumpuojami į degimo kamerą. Degalai virsta aukštos temperatūros ir aukšto slėgio dujomis. Dėl didelio slėgio skirtumo degimo kameroje ir kosminėje erdvėje dujos iš degimo kameros per specialios formos varpą, vadinamą purkštuku, galinga srove išstumiamos į išorę. Purkštuko paskirtis yra padidinti srovės greitį.

Prieš paleidžiant raketą, jos impulsas lygus nuliui. Dėl degimo kameroje esančių dujų ir visų kitų raketos dalių sąveikos dujos, išeinančios per purkštuką, gauna tam tikrą impulsą. Tada raketa yra uždara sistema, o jos bendras impulsas net po paleidimo turėtų būti lygus nuliui. Todėl visiškai joje esantis raketos apvalkalas gauna impulsą, kurio dydis yra lygus dujų impulsui, bet priešinga kryptimi.

Masyviausia raketos dalis, skirta paleisti ir pagreitinti visą raketą, vadinama pirmąja pakopa. Kai pirmoje masinėje daugiapakopės raketos pakopoje greitėjimo metu baigiasi kuras, ji atskiriama. Tolesnis pagreitis tęsiamas antruoju, mažiau masyviu etapu, o greitis, anksčiau pasiektas pirmojo etapo pagalba, padidina dar šiek tiek greičio ir tada atsiskiria. Trečiasis etapas toliau didina greitį iki reikiamos vertės ir naudingąją apkrovą pristato į orbitą.

Pirmasis žmogus, skridęs į kosmosą, buvo Sovietų Sąjungos pilietis Jurijus Aleksejevičius Gagarinas. 1961 m. Balandžio 12 d. Jis apskriejo Žemės rutulį ant palydovo „Vostok“

Sovietinės raketos pirmosios pasiekė Mėnulį, apskriejo Mėnulį ir fotografavo nematomą jo pusę nuo Žemės, pirmosios pasiekė Veneros planetą ir pristatė mokslinius instrumentus į jos paviršių. 1986 metais du sovietiniai erdvėlaiviai „Vega-1“ ir „Vega-2“ iš arti apžiūrėjo Halley kometą, kas 76 metus priartėdami prie Saulės.


Rusijos Federacijos švietimo ir mokslo ministerija
FGOU SPO „Perevožskio statybos koledžas“
abstraktus
disciplina:
Fizika
tema: Reaktyvinė varomoji jėga

Baigta:
Studentas
1-121 grupės
Okuneva Alena
Patikrinta:
P.L. Vineaminovna

Perevozo miestas
2011 m
Turinys:

    Įvadas: kas yra reaktyvinė varomoji jėga ......................
    Impulsų išsaugojimo įstatymas ………………………………………………………………… .4
    Reaktyvinio variklio taikymas gamtoje ………………………… ..….… .... 5
    Reaktyvinio variklio pritaikymas technologijoje …………………………… ...… ..….… .6
    Reaktyvinė varomoji jėga „Tarpžemyninė raketa“ ………… .. ……… ...… 7
    Fiziniai reaktyvinio variklio pagrindai..................... .................... 8
    Reaktyvinių variklių klasifikacija ir jų naudojimo ypatumai …………………………………………………………………………………………………… .9
    Orlaivio projektavimo ir kūrimo ypatybės ... .. ... 10
    Išvada ……………………………………………………………………………………………… .11
    Naudotos literatūros sąrašas ……………………………………………… ...

„Reaktyvinė varomoji jėga“
Reaktyvusis judesys yra kūno judėjimas dėl tam tikro greičio tam tikros jo dalies atsiskyrimo nuo jo. Reaktyvusis judesys aprašomas remiantis impulsų išsaugojimo dėsniu.
Reaktyvinė varomoji jėga, kuri dabar naudojama lėktuvuose, raketose ir kosminiuose sviediniuose, būdinga aštuonkojams, kalmarams, sepijoms, medūzoms - visi jie be išimties naudoja išmestos vandens srovės reakciją (atsitraukimą) maudynėms.
Reaktyvinio varymo pavyzdžių galima rasti ir augalų pasaulyje.

Pietų šalyse yra augalas, vadinamas „pašėlusiu agurku“. Reikia tik šiek tiek paliesti prinokusius vaisius, panašius į agurką, kai jis atsistato nuo kotelio, o pro skylę, suformuotą iš vaisių, skystis su sėklomis išskrenda su fontanu iki 10 m / s greičiu .

Patys agurkai skrenda priešinga kryptimi. Išprotėjęs agurkas (kitaip jis vadinamas „damos pistoletu“) šaudo daugiau nei 12 m.

„Impulsų išsaugojimo įstatymas“
Uždaroje sistemoje visų į sistemą įtrauktų kūnų impulsų vektorinė suma išlieka pastovi bet kokiai sąveikai tarp šios sistemos kūnų.
Šis pagrindinis gamtos dėsnis vadinamas impulsų išsaugojimo įstatymu. Tai yra antrojo ir trečiojo Niutono dėsnių pasekmė. Apsvarstykite du sąveikaujančius kūnus, kurie yra uždaros sistemos dalis.
Šių kūnų sąveikos jėgos bus žymimos ir Pagal trečiąjį Niutono dėsnį. Jei šie kūnai sąveikauja per laiką t, tada sąveikos jėgų impulsai yra vienodo dydžio ir nukreipti priešingomis kryptimis: Taikome antrąjį Niutono dėsnį šiems organams:


Ši lygybė reiškia, kad dėl dviejų kūnų sąveikos bendras jų impulsas nepasikeitė. Atsižvelgiant į visų rūšių porų sąveiką, įtrauktą į uždarą sistemą, galime daryti išvadą, kad uždaros sistemos vidinės jėgos negali pakeisti viso jos impulso, tai yra visų į šią sistemą įtrauktų kūnų impulsų vektorinės sumos. Naudojant, galima žymiai sumažinti raketos paleidimo masędaugiapakopės raketoskai raketos pakopos išsiskiria degant kurui. Vėlesnio raketos pagreičio procesas neapima konteinerių, kuriuose buvo degalai, panaudotų variklių, valdymo sistemų ir tt masės. Šiuolaikinė raketų sistema kuria ekonomiškų daugiapakopių raketų kūrimo kelią.

„Reaktyvinio variklio naudojimas gamtoje“
Reaktyvinį varomąjį variklį naudoja daugelis moliuskų - aštuonkojai, kalmarai, sepijos. Pavyzdžiui, šukutės moliuskas juda į priekį dėl vandens srauto reaktyviosios jėgos, išmetamos iš apvalkalo, kai jo vožtuvai yra stipriai suspausti.

Aštuonkojai
Sepijos, kaip ir dauguma galvakojų, juda vandenyje taip. Jis per šoninį plyšį ir specialų piltuvą priešais kūną traukia vandenį į žiaunų ertmę, o po to energingai pro piltuvą išmeta vandens srovę. Sepija nukreipia piltuvo vamzdelį į šoną arba atgal ir greitai iš jo išspaudžia vandenį, gali judėti skirtingomis kryptimis.
Salpa yra jūros gyvūnas su skaidriu kūnu, judėdamas gauna vandens per priekinę angą, o vanduo patenka į plačią ertmę, kurios viduje įstrižai ištemptos žiaunos. Kai tik gyvūnas ilgai išgeria vandens, skylė užsidaro. Tada susitraukia išilginiai ir skersiniai salpos raumenys, susitraukia visas kūnas, o vanduo išstumiamas pro užpakalinę angą. Tekančios srovės reakcija stumia salpą į priekį. Didžiausią susidomėjimą kelia kalmarų reaktyvinis variklis. Kalmaras yra didžiausias bestuburių vandenyno gelmių gyventojas. Kalmarai pasiekė aukščiausią tobulumą reaktyvinėje navigacijoje. Jų kūnai netgi kopijuoja raketą su išorinėmis formomis. Žinodami impulsų išsaugojimo dėsnį, galite pakeisti savo judėjimo greitį atviroje erdvėje. Jei esate valtyje ir turite kelis sunkius akmenis, tada mesti akmenis tam tikra kryptimi judės priešinga kryptimi. Tas pats atsitiks ir kosmose, tačiau ten jie naudoja reaktyvinius variklius.

„Reaktyvinio variklio naudojimas technologijoje“
Pirmojo tūkstantmečio pabaigoje Kinija išrado reaktyvinę varomąją jėgą, kuri varė raketas - bambuko vamzdžius, užpildytus paraku, jie taip pat buvo naudojami kaip linksmybės. Vienas iš pirmųjų automobilių projektų taip pat buvo su reaktyviniu varikliu ir šis projektas priklausė Niutonui.
Pirmojo pasaulyje reaktyvinio lėktuvo, skirto žmonėms skraidyti, projekto autorius buvo Rusijos revoliucionierius N.I. Kibalčičas. 1881 m. Balandžio 3 d. Jam buvo įvykdyta mirties bausmė už dalyvavimą imperatoriaus Aleksandro II nužudyme. Po mirties nuosprendžio jis sukūrė savo projektą kalėjime. Kibalčičius rašė: „Būdamas kalėjime, likus kelioms dienoms iki mirties, rašau šį projektą. Aš tikiu savo idėjos įgyvendinamumu, ir šis įsitikinimas palaiko mane mano siaubingoje situacijoje ... Aš ramiai susidursiu su mirtimi, žinodamas, kad mano idėja kartu su manimi nepražus “.
Idėją panaudoti raketas kosminiams skrydžiams šio amžiaus pradžioje pasiūlė rusų mokslininkas Konstantinas Eduardovičius Ciolkovskis. 1903 metais Kalugos gimnazijos mokytojo K.E. Ciolkovskis „Pasaulio erdvių tyrinėjimas reaktyviniais prietaisais“. Šiame darbe buvo svarbiausia astronautikos matematinė lygtis, dabar žinoma kaip „Ciolkovskio formulė“, apibūdinanti kintamos masės kūno judėjimą. Ateityje jis sukūrė raketų variklio, naudojančio skystą kurą, schemą, pasiūlė daugiapakopę raketos konstrukciją ir išreiškė idėją sukurti ištisus kosminius miestus beveik žemės orbitoje. Jis parodė, kad vienintelis prietaisas, galintis įveikti traukos jėgą, yra raketa, t.y. aparatas su reaktyviniu varikliu, naudojantį kurą ir oksidatorių, esantį ant paties aparato. Sovietinės raketos pirmosios pasiekė Mėnulį, apskriejo Mėnulį ir fotografavo nematomą jo pusę nuo Žemės, pirmosios pasiekė Veneros planetą ir pristatė mokslinius instrumentus į jos paviršių. 1986 metais du sovietiniai erdvėlaiviai „Vega-1“ ir „Vega-2“ iš arti apžiūrėjo Halley kometą, kas 76 metus priartėdami prie Saulės.

Reaktyvinė varomoji jėga „tarpžemyninė raketa“
Žmonija visada svajojo keliauti į kosmosą. Grožinės literatūros kūrėjai, mokslininkai, svajotojai pasiūlė įvairių priemonių šiam tikslui pasiekti. Tačiau vienintelės žmogaus turimos priemonės, kurių pagalba galima įveikti traukos jėgą ir daugelį amžių skristi į kosmosą, nėra sugalvotas nė vieno mokslininko, ne vieno mokslinės fantastikos rašytojo. K. E. Tsiolkovskis - kosminio skrydžio teorijos įkūrėjas.
Pirmą kartą daugelio žmonių svajonę ir siekius pirmą kartą priartino prie realybės rusų mokslininkas Konstantinas Eduardovičius Ciolkovskis (1857–1935), parodęs, kad vienintelis aparatas, galintis įveikti gravitaciją, yra raketa. pateikti mokslinius įrodymus apie galimybę naudoti raketą skrydžiams į kosmosą, viršijančius žemės atmosferos ribas ir į kitas Saulės sistemos planetas. Tsoilkovskis raketą pavadino aparatu su reaktyviniu varikliu, kuriame naudojamas kuras ir oksidatorius.
Kaip žinote iš fizikos kursų, šūvį iš ginklo lydi atatranka. Pagal Niutono įstatymus kulka ir pistoletas skristų skirtingomis kryptimis tuo pačiu greičiu, jei jie turėtų tą pačią masę. Atmetama dujų masė sukuria reaktyviąją jėgą, kurios dėka galima užtikrinti judėjimą tiek ore, tiek beorėje erdvėje, taip atsitinka. Kuo didesnę atatrankos jėgą jaučia mūsų petys, tuo didesnė ištekančių dujų masė ir greitis, taigi, kuo stipresnė pistoleto reakcija, tuo didesnė reaktyvioji jėga. Šie reiškiniai paaiškinami impulsų išsaugojimo dėsniu:
kūnų, sudarančių uždarą sistemą, vektorių (geometrinė) sumų suma išlieka pastovi bet kokiems sistemos kūnų judesiams ir sąveikoms.
Pateikta Ciolkovskio formulė yra pagrindas, kuriuo grindžiamas visas šiuolaikinių raketų skaičiavimas. Ciolkovskio skaičius yra degalų masės ir raketos masės santykis variklio veikimo pabaigoje - tuščios raketos svorio.
Taigi buvo nustatyta, kad didžiausias pasiekiamas raketos greitis visų pirma priklauso nuo dujų nutekėjimo iš purkštuko greičio. O purkštukų dujų nutekėjimo greitis savo ruožtu priklauso nuo kuro rūšies ir dujų srauto temperatūros. Tai reiškia, kad kuo aukštesnė temperatūra, tuo didesnis greitis. Tada, norėdami sukurti tikrą raketą, turite pasirinkti daugiausiai kalorijų turintį kurą, kuris duoda didžiausią šilumos kiekį. Formulė rodo, kad, be kita ko, raketos greitis priklauso nuo pradinės ir galutinės raketos masės, nuo to, kiek jos svorio tenka degalams, o kokia dalis - ant nenaudingų (skrydžio greičio atžvilgiu) konstrukcijų: kūno , mechanizmai ir kt.
Pagrindinė šios Ciolkovskio formulės išvada kosminės raketos greičiui nustatyti yra ta, kad beorėje erdvėje raketa išvys didesnį greitį, tuo didesnis dujų nutekėjimo greitis ir didesnis Ciolkovskio skaičius.

„Fiziniai reaktyvinio variklio pagrindai“
Šiuolaikiniai galingi įvairių tipų reaktyviniai varikliai yra pagrįsti tiesioginės reakcijos principu, t.y. principas sukurti varomąją jėgą (arba trauką) reakcijos (atatrankos) pavidalu iš darbinės medžiagos, tekančios iš variklio, dažniausiai kaitrinių dujų. Visi varikliai turi du energijos konversijos procesus. Pirma, cheminė kuro energija paverčiama degimo produktų šilumine energija, o tada šiluminė energija naudojama mechaniniams darbams atlikti. Tokie varikliai apima automobilių stūmoklinius variklius, dyzelinius lokomotyvus, elektrinių garo ir dujų turbinas ir kt. Šilumos variklyje susidarius karštoms dujoms, kuriose yra daug šiluminės energijos, ši energija turi būti paversta mechanine energija. Galų gale, varikliai yra skirti atlikti mechaninis darbas, ką nors „perkelti“, įgyvendinti, nesvarbu, ar tai dinamo, paprašius pridėti brėžinius prie elektrinės, dyzelinio lokomotyvo, automobilio ar lėktuvo. Kad dujų šiluminė energija pereitų į mechaninę energiją, jų tūris turi padidėti. Dėl šio išsiplėtimo dujos atlieka darbą, kuris sunaudoja jų vidinę ir šiluminę energiją.
Purkštukas gali būti įvairių formų ir, be to, skirtingo dizaino, priklausomai nuo variklio tipo. Svarbiausia yra greitis, kuriuo dujos išeina iš variklio. Jei šis nutekėjimo greitis neviršija greičio, kuriuo sklinda garso bangos išeinančiose dujose, tada antgalis yra paprastas cilindrinis arba siaurėjantis vamzdžio segmentas. Jei nutekėjimo greitis turi viršyti garso greitį, purkštukui suteikiama besiplečiančio vamzdžio forma arba iš pradžių susiaurėja, o po to plečiasi („Lovely purkštukas“). Tik tokios formos vamzdyje, kaip rodo teorija ir patirtis, dujas galima pagreitinti iki viršgarsinio greičio ir peržengti „garso barjerą“.

„Reaktyvinių variklių klasifikacija ir jų naudojimo ypatybės“
Tačiau šis galingas kamienas, tiesioginės reakcijos principas, pagimdė didžiulę reaktyvinių variklių šeimos „šeimos medžio“ karūną. Susipažinti su pagrindinėmis jo karūnos šakomis, vainikuojančiomis tiesioginės reakcijos „kamieną“. Netrukus, kaip matyti iš paveikslo (žr. Žemiau), ši bagažinė yra padalinta į dvi dalis, tarsi skilusi žaibo smūgiu. Abu nauji lagaminai vienodai dekoruoti galingomis karūnomis. Šį suskirstymą lėmė tai, kad visi „cheminiai“ reaktyviniai varikliai yra suskirstyti į dvi klases, priklausomai nuo to, ar jie darbui naudoja aplinkos orą, ar ne.
Kito tipo variklyje be kompresoriaus, ramjet, nėra net šios vožtuvo grotelės ir slėgis degimo kameroje padidėja dėl didelio greičio slėgio, t.y. stabdydama artėjantį oro srautą, patenkantį į variklį skrydžio metu. Akivaizdu, kad toks variklis gali veikti tik tada, kai orlaivis jau skrenda pakankamai dideliu greičiu; jis nesukurs traukos automobilių stovėjimo aikštelėje. Tačiau, kita vertus, labai dideliu greičiu, 4-5 kartus didesniu nei garso greitis, „ramjet“ variklis išvysto labai didelę trauką ir tokiomis sąlygomis sunaudoja mažiau degalų nei bet kuris kitas „cheminis“ reaktyvinis variklis. Štai kodėl „ramjet“ varikliai.
ir tt .................

Daugumai žmonių terminas „reaktyvinė varomoji jėga“ pateikiamas šiuolaikinės mokslo ir technologijų pažangos pavidalu, ypač fizikos srityje. Daugelis žmonių reaktyvines varomąsias technologijas sieja su erdvėlaiviais, palydovais ir reaktyviniais orlaiviais. Pasirodo, reaktyvinio varymo reiškinys egzistavo daug anksčiau nei pats žmogus ir nepriklausomai nuo jo. Žmonėms pavyko suprasti, naudoti ir plėtoti tik tai, kas paklūsta gamtos ir visatos dėsniams.

Kas yra reaktyvinė varomoji jėga?

Įjungta Anglų kalbažodis „reaktyvinis“ skamba kaip „reaktyvinis“. Tai reiškia kūno judėjimą, kuris susidaro tam tikru greičiu atskiriant dalį nuo jo. Pasireiškia jėga, kuri perkelia kūną priešinga judėjimo kryptimi, atskiria dalį nuo jos. Kiekvieną kartą, kai medžiaga ištraukiama iš objekto ir objektas juda priešinga kryptimi, pastebimas reaktyvusis judesys. Norėdami pakelti objektus į orą, inžinieriai turi sukurti galingą raketų paleidimo įrenginį. Išleisdami liepsnos sroves, raketos varikliai pakelia ją į Žemės orbitą. Kartais raketos paleidžia palydovus ir kosminius zondus.

Kalbant apie lėktuvus ir karinius orlaivius, jų veikimo principas šiek tiek primena pakilusią raketą: fizinis kūnas reaguoja į išmetamą galingą dujų srovę, todėl juda priešinga kryptimi. Tai yra pagrindinis reaktyvinių orlaivių principas.

Niutono dėsniai reaktyvinėje varomojoje sistemoje

Inžinieriai savo kūrinius grindžia visatos principais, kurie pirmą kartą buvo išsamiai aprašyti žymaus britų mokslininko Izaoko Niutono, gyvenusio XVII amžiaus pabaigoje, darbuose. Niutono dėsniai apibūdina gravitacijos mechanizmus ir nurodo, kas atsitinka, kai viskas juda. Jie ypač aiškiai paaiškina kūnų judėjimą erdvėje.

Antrasis Niutono dėsnis nustato, kad judančio objekto jėga priklauso nuo to, kiek jame yra medžiagos, kitaip tariant, jo masės ir judėjimo greičio (pagreičio) pokyčių. Tai reiškia, kad norint sukurti galingą raketą, būtina, kad ji nuolat išleistų didelį greitųjų energijos kiekį. Trečiasis Niutono dėsnis sako, kad kiekvienam veiksmui bus lygios jėgos, bet priešinga reakcija - opozicija. Reaktyviniai varikliai gamtoje ir technologijose paklūsta šiems įstatymams. Raketos atveju veikimo jėga yra medžiaga, kuri išmetama iš išmetimo vamzdžio. Priešpriešinė priemonė - stumti raketą į priekį. Raketą stumia būtent jos išmetamų teršalų jėga. Kosmose, kur raketa praktiškai neturi svorio, net ir nedidelis raketų variklių paspaudimas gali priversti didelį laivą greitai skristi į priekį.

Technika naudojant reaktyvinę varomąją jėgą

Reaktyvinio varymo fizika yra ta, kad kūno pagreitis ar lėtėjimas vyksta be aplinkinių kūnų įtakos. Procesas vyksta dėl sistemos dalies atskyrimo.

Reaktyvinio varymo pavyzdžiai technologijoje yra šie:

  1. atsitraukimo nuo šūvio reiškinys;
  2. sprogimai;
  3. smūgiai avarijų metu;
  4. atsitraukite, kai naudojate galingą priešgaisrinę žarną;
  5. valtis su vandens srovės varikliu;
  6. reaktyvinis lėktuvas ir raketa.

Kūnai sukuria uždarą sistemą, jei tik sąveikauja tarpusavyje. Tokia sąveika gali pakeisti sistemą sudarančių kūnų mechaninę būseną.

Koks yra impulsų išsaugojimo dėsnio veiksmas?

Pirmą kartą šį įstatymą paskelbė prancūzų filosofas ir fizikas R. Dekartas. Kai du ar daugiau kūnų sąveikauja, tarp jų susidaro uždara sistema. Bet kuris judantis kūnas turi savo impulsą. Tai kūno masė, padauginta iš jo greičio. Bendras sistemos impulsas yra lygus kūnų impulsų vektorinei sumai. Bet kurio iš sistemos kūnų impulsas keičiasi dėl jų tarpusavio įtakos. Bendras kūnų impulsas uždaroje sistemoje išlieka nepakitęs dėl įvairių kūnų poslinkių ir sąveikų. Tai yra impulsų išsaugojimo dėsnis.

Šio įstatymo veikimo pavyzdžiai gali būti bet kokie kūnų susidūrimai (biliardo kamuoliai, automobiliai, elementarios dalelės), taip pat kūnų sprogimas ir šaudymas. Iššaunant ginklą įvyksta atatranka: sviedinys veržiasi į priekį, o pats ginklas yra stumiamas atgal. Kodėl tai vyksta? Kulka ir ginklas tarpusavyje sudaro uždarą sistemą, kurioje veikia impulso išsaugojimo dėsnis. Šaudant keičiasi paties ginklo impulsai ir kulka. Tačiau bendras ginklo ir joje esančios kulkos impulsas prieš šaudymą bus lygus visam riedančio ginklo ir kulkos šūviui po šaudymo. Jei kulka ir ginklas būtų vienodos masės, jie skristų priešingomis kryptimis tuo pačiu greičiu.

Impulsų išsaugojimo įstatymas turi platų praktinį pritaikymą. Tai leidžia jums paaiškinti reaktyvinį judesį, dėl kurio didžiausi greičiai.

Reaktyvusis judesys fizikoje

Ryškiausias impulsų išsaugojimo dėsnio pavyzdys yra raketos vykdomas reaktyvinis varymas. Svarbiausia variklio dalis yra degimo kamera. Vienoje iš jo sienų yra purkštukas, pritaikytas išleisti deginant kurą deginamas dujas. Esant aukštai temperatūrai ir slėgiui, dujos dideliu greičiu išeina iš variklio purkštuko. Prieš paleidžiant raketą, jos impulsas Žemės atžvilgiu lygus nuliui. Paleidimo momentu raketa taip pat gauna impulsą, kuris yra lygus dujų impulsui, bet priešinga kryptimi.

Reaktyvinio varymo fizikos pavyzdys matomas visur. Švenčiant gimtadienį, balionas gali tapti raketa. Kaip? Pripūskite balioną, suspausdami atvirą skylę, kad oras neišbėgtų. Dabar paleisk tai. Balionas bus skraidomas aplink kambarį dideliu greičiu, iš jo išeinančio oro.

Reaktyvinio varymo istorija

Reaktyvinių variklių istorija prasidėjo dar 120 metų prieš mūsų erą, kai Heron iš Aleksandrijos sukūrė pirmąjį reaktyvinį variklį - eolipilį. Vanduo pilamas į metalinį rutulį, kuris kaitinamas ugnimi. Iš šio rutulio išsiskyrę garai jį sukasi. Šis prietaisas rodo reaktyvinę varomąją jėgą. Kunigai, naudodamiesi Herono varikliu, atidarė ir uždarė šventyklos duris. Eolipilo modifikavimas - Segner ratas, kuris mūsų laikais efektyviai naudojamas žemės ūkio paskirties žemės drėkinimui. XVI amžiuje Giovani Branca pasauliui pristatė pirmąją garo turbiną, veikusią reaktyvinio varymo principu. Isaacas Newtonas pasiūlė vieną iš pirmųjų garo automobilio dizainų.

Pirmieji bandymai panaudoti reaktyvinę varomąją techniką judant žemėje datuojami 15–17 a. Dar prieš 1000 metų kinai turėjo raketų, kurias naudojo kaip karinį ginklą. Pavyzdžiui, 1232 m., Anot kronikos, kare su mongolais jie naudojo strėles su raketomis.

Pirmieji bandymai sukurti reaktyvinį lėktuvą prasidėjo 1910 m. Remtasi praėjusių šimtmečių raketų tyrimais, kuriuose išsamiai aprašytas miltelių stiprintuvų naudojimas, o tai gali žymiai sutrumpinti papildomo degimo ir kilimo bėgimo trukmę. Vyriausiasis dizaineris buvo rumunų inžinierius Anri Coanda, pastatęs orlaivį pagal stūmoklinį variklį. Reaktyvinių varomųjų technologijų pradininku pagrįstai galima vadinti inžinierių iš Anglijos - Franką Wheatle'ą, kuris pasiūlė pirmąsias reaktyvinio variklio kūrimo idėjas ir XIX amžiaus pabaigoje gavo jiems patentą.

Pirmieji reaktyviniai varikliai

Pirmą kartą reaktyvinis variklis Rusijoje buvo pradėtas kurti XX amžiaus pradžioje. Reaktyvinių transporto priemonių ir raketų, galinčių išvystyti viršgarsinį greitį, judėjimo teoriją pateikė garsus rusų mokslininkas K. E. Tsiolkovskis. Talentingam dizaineriui A. M. Lyulkai pavyko įgyvendinti šią idėją. Būtent jis sukūrė pirmojo SSRS reaktyvinio lėktuvo projektą, dirbantį su reaktyvine turbina. Pirmuosius reaktyvinius lėktuvus sukūrė vokiečių inžinieriai. Projektų kūrimas ir gamyba buvo vykdoma slaptai užmaskuotose gamyklose. Hitleris, sumanęs tapti pasaulio valdovu, įtraukė geriausius Vokietijos dizainerius, kurie pagamino galingiausius ginklus, įskaitant greitaeigius lėktuvus. Sėkmingiausias iš jų buvo pirmasis vokiečių lėktuvas „Messerschmitt-262“. Šis lėktuvas tapo pirmuoju pasaulyje, kuris sėkmingai išlaikė visus bandymus, laisvai pakilo ir po to buvo pradėtas gaminti masiškai.

Lėktuvas turėjo šias savybes:

  • Įrenginys turėjo du turboreaktyvinius variklius.
  • Lanke buvo radaras.
  • Maksimalus lėktuvo greitis pasiekė 900 km / h.

Dėl visų šių rodiklių ir dizaino ypatybių pirmasis reaktyvinis lėktuvas „Messerschmitt-262“ buvo baisus ginklas prieš kitus orlaivius.

Šiuolaikinių lėktuvų prototipai

Pokario laikotarpiu rusų dizaineriai sukūrė reaktyvinius lėktuvus, kurie vėliau tapo šiuolaikinių lėktuvų prototipais.

„I-250“, geriau žinomas kaip legendinis „MiG-13“, yra naikintuvas, prie kurio dirbo A. I. Mikoyanas. Pirmasis skrydis buvo atliktas 1945 metų pavasarį, tuo metu reaktyvinis naikintuvas parodė rekordinį greitį, siekdamas 820 km / val. Buvo pradėti gaminti reaktyviniai lėktuvai „MiG-9“ ir „Yak-15“.

1945 m. Balandžio mėn. Pirmą kartą „PO Sukhoi-Su-5“ reaktyvinis orlaivis pakilo į dangų, pakilęs ir skridęs oro srauto variklio kompresoriaus ir stūmoklinio variklio, esančio konstrukcijos uodegos dalyje, sąskaita. .

Pasibaigus karui ir pasidavus nacistinei Vokietijai, Sovietų Sąjunga gavo vokiečių lėktuvus su reaktyviniais varikliais JUMO-004 ir BMW-003 kaip trofėjus.

Pirmojo pasaulio prototipai

Kuriant, bandant ir gaminant naujus lėktuvus, dalyvavo ne tik vokiečių ir sovietų dizaineriai. Inžinieriai iš JAV, Italijos, Japonijos ir Didžiosios Britanijos taip pat sukūrė daug sėkmingų projektų, naudojančių reaktyvinę varomąją technologiją. Pirmieji įvairių tipų variklių pokyčiai yra šie:

  • „Non-178“ yra vokiečių lėktuvas su turboreaktyviniais varikliais, pakilęs 1939 m.
  • GlosterE. 28/39 yra orlaivis, kilęs iš Didžiosios Britanijos, su turboreaktyviniu varikliu, pirmą kartą pakilęs į dangų 1941 m.
  • He -176 - naikintuvas, sukurtas Vokietijoje naudojant raketinį variklį, pirmą kartą skrido 1939 m.
  • BI -2 - pirmasis sovietinis lėktuvas, varomas raketa elektrinė.
  • „CampiniN.1“ yra reaktyvinis lėktuvas, sukurtas Italijoje, kuris buvo pirmasis italų dizainerių bandymas nutolti nuo stūmoklio analogo.
  • „Yokosuka MXY7 Ohka“ („Oka“) su „Tsu-11“ varikliu yra japonų naikintuvas-bombonešis, vadinamasis vienkartinis orlaivis su pilotu kamikadze.

Reaktyvinio variklio naudojimas technologijose buvo aštrus impulsas greitai sukurti šiuos reaktyvinius orlaivius ir tolimesnis vystymas karinių ir civilinių orlaivių statyba.

  1. „GlosterMeteor“ - reaktyvinis naikintuvas, pagamintas Didžiojoje Britanijoje 1943 m., Vaidino svarbų vaidmenį Antrajame pasauliniame kare, o jį baigus tarnavo kaip vokiečių V -1 raketų perėmėjas.
  2. „Lockheed F-80“ yra JAV pagamintas reaktyvinis lėktuvas, kuriame naudojamas „AllisonJ“ variklis. Šie lėktuvai ne kartą dalyvavo Japonijos ir Korėjos kare.
  3. „B-45 Tornado“ yra šiuolaikinių amerikiečių bombonešių B-52 prototipas, sukurtas 1947 m.
  4. „MiG-15“ yra pripažinto reaktyvinio naikintuvo „MiG-9“, aktyviai dalyvavusio kariniame konflikte Korėjoje, pasekėjas, pagamintas 1947 m.
  5. „Tu-144“ yra pirmasis sovietinis viršgarsinis keleivinis orlaivis.

Šiuolaikinės reaktyvinės transporto priemonės

Kasmet lėktuvai tobulėja, nes dizaineriai iš viso pasaulio stengiasi sukurti naujos kartos orlaivius, galinčius skristi garso greičiu ir viršgarsiniu greičiu. Dabar yra lėktuvų, galinčių priimti daug keleivių ir krovinių, milžiniško dydžio ir neįsivaizduojamo greičio, viršijančio 3000 km / h, karinių orlaivių, aprūpintų modernia kovine įranga.

Tačiau tarp šios įvairovės yra keletas rekordinių reaktyvinių orlaivių konstrukcijų:

  1. „Airbus A380“ yra didžiausias lėktuvas, galintis priimti 853 keleivius, o tai užtikrina dviaukštė konstrukcija. Jis taip pat yra vienas prabangiausių ir brangiausių mūsų laikų lėktuvų. Didžiausias keleivinis laineris ore.
  2. „Boeing 747“ - daugiau nei 35 metus jis buvo laikomas didžiausiu dviaukščiu lėktuvu ir galėjo skraidinti 524 keleivius.
  3. „AN-225 Mriya“ yra krovininis lėktuvas, kurio keliamoji galia yra 250 tonų.
  4. „LockheedSR-71“ yra reaktyvinis lėktuvas, skrydžio metu pasiekiantis 3529 km / h greitį.

Aviacijos tyrimai nestovi vietoje, nes reaktyviniai lėktuvai yra sparčiai besivystančios šiuolaikinės aviacijos pagrindas. Šiuo metu projektuojami keli Vakarų ir Rusijos pilotuojami, keleiviniai, nepilotuojami reaktyviniai lėktuvai, kuriuos planuojama išleisti per artimiausius kelerius metus.

Į naujoviškus Rusijos ateities pokyčius įeina 5-osios kartos naikintuvas PAK FA-T-50, kurio pirmosios kopijos į kariuomenę atkeliaus, tikėtina, 2017 m. Pabaigoje arba 2018 m. Pradžioje, išbandžius naują reaktyvinį variklį.

Gamta yra reaktyvinio varymo pavyzdys

Reaktyvų judėjimo principą iš pradžių paskatino pati gamta. Jo veikimą naudoja kai kurių rūšių laumžirgių, medūzų, daugelio moliuskų lervos - šukutės, sepijos, aštuonkojai, kalmarai. Jie naudoja savotišką „atstūmimo principą“. Sepijos įsiurbia vandenį ir išmeta taip greitai, kad pačios daro šuolį į priekį. Kalmarai, naudojantys šį metodą, gali pasiekti iki 70 kilometrų per valandą greitį. Štai kodėl šis judėjimo būdas leido kalmarus pavadinti „biologinėmis raketomis“. Inžinieriai jau išrado variklį, pagrįstą kalmaro judesiu. Vienas iš reaktyvinių variklių naudojimo gamtoje ir technologijose pavyzdžių yra vandens patranka.

Tai prietaisas, užtikrinantis judėjimą naudojant vandens jėgą, išleistą esant stipriam slėgiui. Įrenginyje vanduo pumpuojamas į kamerą, o po to išleidžiamas per purkštuką, o indas juda priešinga purkštuko išmetimo kryptimi. Vanduo įsiurbiamas dyzeliniu arba benzininiu varikliu.

Augalų pasaulis taip pat siūlo reaktyvinio varymo pavyzdžių. Tarp jų yra rūšių, kurios naudoja šį judesį sėkloms skleisti, pavyzdžiui, pašėlęs agurkas. Tik išoriškai šis augalas yra panašus į mums įprastus agurkus. Ir būdingą „pasiutimą“ jis gavo dėl keisto dauginimosi būdo. Subrendę vaisiai atšoka nuo kotelių. Dėl to atsiveria skylė, pro kurią agurkas, taikydamas reaktyvumą, iššauna medžiagą, kurioje yra daigumui tinkamų sėklų. O pats agurkas atšoka iki dvylikos metrų į priešingą šūviui pusę.

Reaktyvinių varomųjų jėgų pasireiškimas gamtoje ir technologijose priklauso nuo tų pačių visatos įstatymų. Žmonija vis dažniau naudoja šiuos dėsnius siekdama savo tikslų ne tik Žemės atmosferoje, bet ir erdvės platybėse, o reaktyvinis varymas yra ryškus to pavyzdys.