Реактивний рух в техніці, природі. Біофізика: реактивний рух в живій природі Прояв реактивного руху в природі

Чи не була першим в світі реактивним двигуном. вчені спостерігали і досліджували ще до дослідів Ньютона і аж до наших днів: реактивний рухлітака.

вертушка Герона

За тисяча вісімсот років до дослідів Ньютона перший паровий реактивний двигунзробив чудовий винахідник Герон Олександрійськийдавньогрецьке механік, його винахід отримав назву вертушка Герона.

Герон Олександрійський - давньогрецький механік, винайшов першу в світі парову реактивну турбіну. Про Герон Олександрійський нам відомо небагато. Він був сином цирульника - перукаря і учнем іншого знаменитого винахідника, Ктезібій. Жив Герон в Олександрії приблизно дві тисячі сто п'ятдесят років тому. У приладі, винайденому Героном, пар з котла, під яким горів вогонь, проходив по двох трубках в залізна куля. Трубки одночасно служили віссю, навколо якої ця куля міг обертатися. Дві інші трубки, вигнуті на зразок букви «Г», були прироблені до кулі так, що дозволяли виходити пару назовні з кулі. Коли під котлом розводили вогонь, вода закипала і пар кидався в залізна куля, а з нього по вигнутих трубках з силою вилітав назовні. Куля при цьому обертався в бік, протилежний тому, в яку вилітали струмені пари, це відбувається згідно. Цю вертушку можна назвати першою в світі паровий реактивної турбіною.

китайська ракета

Ще раніше, за багато років до Герона Олександрійського, в Китаї теж винайшли реактивний двигундещо іншого пристрою, званий нині феєрверкових ракетою. Феєрверочних ракети не слід змішувати з їх тезками - сигнальними ракетами, які застосовують в армії і флоті, а також пускають в дні всенародних свят під гуркіт артилерійського салюту. Сигнальні ракети - це просто кулі, спресовані з речовини, що горить кольоровим полум'ям. Ними вистрілюють з великокаліберних пістолетів - ракетниць.

Сигнальні ракети - кулі, спресовані з речовини, що горить кольоровим полум'ям. китайська ракетаявляє собою картонну або металеву трубку, закриту з одного кінця і наповнену пороховим складом. Коли цю суміш підпалюють, струмінь газів, вириваючись з великою швидкістю з відкритого кінця трубки, змушує ракету летіти в сторону, протилежну напрямку газового струменя. Злітати така ракета може без допомоги пістолета-ракетниці. Паличка, прив'язана до корпусу ракети, робить її політ більш стійким і прямолінійним.

Феєрверк з використанням китайських ракет.

мешканці моря

У світі тварин:

Тут також зустрічається реактивний рух. Каракатиці, восьминоги і деякі інші головоногі молюски не мають ні плавників, ні потужного хвоста, а плавають не гірше інших мешканців моря. У цих м'якотілих істот в тілі є досить місткий мішок або порожнину. У порожнину набирається вода, а потім тварина з великою силоювиштовхує цю воду назовні. Реакція викинутої води змушує тварина плисти в бік, протилежний напрямку струменя.

падаюча кішка

Але найцікавіший спосіб руху продемонструвала звичайна кішка. Років сто п'ятдесят тому відомий французький фізик Марсель Депрезаявив:

- А чи знаєте, закони Ньютона не зовсім вірні. Тіло може рухатися за допомогою внутрішніх сил, ні на що не спираючись і ні від чого не відштовхуючись. - Де докази, де приклади? - протестували слухачі. - Хочете доказів? Будьте ласкаві. Кішка, ненавмисно що зірвалася з даху, - ось доказ! Як би кішка ні падала, хоч головою вниз, на землю вона обов'язково стане усіма чотирма лапками. Але ж падаюча кішка ні на що не спирається і ні від чого не відштовхується, а перевертається швидко і вправно. (Опором повітря можна знехтувати - воно занадто мізерно.)

Дійсно, це знають всі: кішки, падаючи; примудряються завжди ставати на ноги.

Падаюча кішка стає на чотири лапи. Кішки це роблять інстинктивно, а людина може зробити те ж саме свідомо. Плавці, стрибають з вишки в воду, вміють виконувати складну фігуру - потрійне сальто, тобто тричі перевернутися в повітрі, а потім раптом випрямитися, призупинити обертання свого тіла і вже по прямій лінії пірнути в воду. Такі ж рухи, - без взаємодії з будь-яким стороннім предметом, трапляється спостерігати в цирку під час виступу акробатів - повітряних гімнастів.

Виступ акробатів - повітряних гімнастів. Падаючу кішку сфотографували кінокамера і потім на екрані розглядали кадр за кадром, що робить кішка, коли летить в повітрі. Виявилося, що кішка швидко крутить лапкою. Обертання лапки викликає у відповідь рух-реакцію всього тулуба, і воно повертається в бік, протилежний руху лапки. Все відбувається в суворій відповідності з законами Ньютона, і саме завдяки їм кішка стає на ноги. Те ж саме відбувається у всіх випадках, коли жива істота без жодної видимої причини змінює свій рух в повітрі.

водометний катер

У винахідників виникла ідея, а чому б не перейняти у каракатиць їх спосіб плавання. Вони вирішили побудувати самохідне судно з водно-реактивним двигуном. Ідея безумовно здійсненна. Правда, впевненості в успіху не було: винахідники сумнівалися, чи вийде такий водометний катеркраще звичайного гвинтового. Треба було зробити досвід.

Водометний катер - самохідне судно з водно-реактивним двигуном. Вибрали старий буксирний пароплав, полагодили його корпус, зняли гребні гвинти, а в машинному відділенні поставили насос-водомет. Цей насос качав забортну воду і через трубу виштовхував її за корму сильним струменем. Пароплав плив, але рухався він все ж повільніше гвинтового пароплава. І це пояснюється просто: звичайний гребний гвинт обертається за кормою нічим не обмежений, навколо нього тільки вода; воду в відмітні насосі приводив в рух майже точно такий же гвинт, але обертався він вже не на воді, а в тісному трубі. Виникало тертя водяного струменя об стінки. Тертя послаблювало натиск струменя. Пароплав з водометним рушієм плив повільніше гвинтового і палива витрачав більше. Однак від побудови таких пароплавів не відмовилися: у них знайшлися важливі переваги. Судно, забезпечене гребним гвинтом, має сидіти у воді глибоко, інакше гвинт буде без толку пеніть воду або крутитися в повітрі. Тому гвинтові пароплави бояться мілин і перекатів, вони не можуть плавати по мілководдю. А відмітні пароплави можна будувати мелкосідящіх і плоскодонними: їм глибина не потрібна - де пройде човен, там пройде і водометний пароплав. Перші відмітні катера в Радянському Союзі побудовані в 1953 році на Красноярської суднобудівної верфі. Вони призначені для малих річок, де звичайні пароплави не можуть плавати.

Особливо старанно інженери, винахідники і вчені зайнялися дослідженням реактивного руху при появі вогнепальної зброї. Перші рушниці - всілякі пістолі, мушкети і самопали - при кожному пострілі сильно били людини в плече. Після кількох десятків пострілів плече починало так боліти, що солдат вже не міг цілитися. Перші гармати - пищали, єдинороги, кулеврини і Бомбардьє - при пострілі отпригівать тому, так що, траплялося, калічили гармашів-артилеристів, якщо вони не встигали ухилитися і відскочити в сторону. Віддача знаряддя заважала міткою стрільби, тому що гармата здригалася раніше, ніж ядро або граната вилітали зі стовбура. Це збивало наводку. Стрілянина виходила неприцільно.

Стрільба з вогнепальної зброї. Інженери-артилеристи почали боротьбу з віддачею понад чотириста п'ятдесяти років тому. Спочатку лафет забезпечили сошником, який врізався в землю і служив міцним упором для гармати. Тоді думали, що якщо гарненько підперти гармату ззаду, так щоб їй не було куди відкочуватися, то віддача зникне. Але це була помилка. Чи не був прийнятий до уваги закон збереження кількості руху. Гармати ламали все підпірки, а лафети так розхитувалися, що знаряддя ставало непридатним для бойової роботи. Тоді винахідники зрозуміли, що закони руху, як і будь-які закони природи, не можна переробити по-своєму, їх можна тільки «перехитрити» за допомогою науки - механіки. У лафета вони залишили порівняно невеликий сошник для упору, а стовбур гармати поклали на «санчата» так, щоб відкочувався тільки один ствол, а не всі знаряддя цілком. Стовбур з'єднали з поршнем компресора, який ходить в своєму циліндрі точно так же, як поршень парової машини. Але в циліндрі парової машини - пар, а в гарматному компресорі - масло і пружина (або стиснене повітря). Коли стовбур гармати відкочується назад, поршень стискає пружину. Масло ж в цей час крізь дрібні отвори в поршні продавлюється по іншу сторону поршня. Виникає сильне тертя, яке частково поглинає рух відкочується стовбура, робить його більш повільним і плавним. Потім стиснута пружина розправляється і повертає поршень, а разом з ним і ствол гармати на колишнє місце. Масло натискає на клапан, відкриває його і вільно перетікає знову під поршень. Під час швидкого вогню ствол гармати майже безперервно рухається вперед і назад. У гарматному компресорі віддача поглинається тертям.

дуловий гальмо

Коли потужність і далекобійність гармат зросла, компресора виявилося недостатньо, щоб знешкодити віддачу. На допомогу йому був винайдений дуловий гальмо. Дуловий гальмо - це всього лише коротка сталева труба, укріплена на зрізі стовбура і служить як би його продовженням. Діаметр її більше діаметра каналу стовбура, і тому вона анітрохи не заважає снаряду вилітати з дула. У стінках трубки по колу прорізано кілька довгастих отворів.

Дуловий гальмо - зменшує віддачу вогнепальної зброї. Порохові гази, що вилітають зі ствола гармати слідом за снарядом, відразу ж розходяться в сторони, і частина їх потрапляє в отвори дульного гальма. Ці гази з великою силою вдаряються об стінки отворів, відштовхуються від них і вилітають назовні, але вже не вперед, а трохи навскіс і назад. При цьому вони тиснуть на стінки вперед і штовхають їх, а разом з ними і весь ствол гармати. Вони допомагають лафетного пружині тому, що прагнуть викликати відкат стовбура вперед. А в той час, поки вони перебували в стовбурі, вони штовхали знаряддя назад. Дуловий гальмо значно зменшує і послаблює віддачу. Інші винахідники пішли іншим шляхом. Замість того щоб боротися з реактивним рухом стовбураі намагатися його погасити, вони вирішили застосувати відкат знаряддя з користю для справи. Ці винахідники створили багато зразків автоматичної зброї: гвинтівок, пістолетів, кулеметів і гармат, в яких віддача служить для того, щоб викидати використану гільзу і перезаряджати зброю.

реактивна артилерія

Можна зовсім не боротися з віддачею, а використовувати її: адже дія і реакція (віддача) рівносильні, рівноправні, рівновеликі, так нехай же реактивна дія порохових газів, Замість того щоб відштовхувати назад ствол гармати, посилає снаряд вперед в ціль. Так була створена реактивна артилерія. У ній струмінь газів б'є не вперед, а назад, створюючи в снаряді спрямовану вперед реакцію. для реактивного знаряддявиявляється непотрібним дорогий і важкий ствол. Для напрямку польоту снаряда прекрасно служить дешевша, проста залізна труба. Можна обійтися зовсім без труби, а змусити снаряд ковзати по двом металевим рейкам. За своєю будовою реактивний снаряд подібний феєрверку ракеті, він тільки розмірами побільше. У його головній частині замість складу для кольорового бенгальського вогню поміщається розривний заряд великої руйнівної сили. Середина снаряда наповнюється порохом, який при горінні створює потужний струмінь гарячих газів, які штовхають снаряд вперед. При цьому згоряння пороху може тривати значну частину часу польоту, а не тільки той короткий проміжок часу, поки звичайний снаряд просувається в стовбурі звичайної гармати. Постріл не супроводжується таким гучним звуком. Реактивна артилерія не молодше звичайної артилерії, а може бути, навіть старший за неї: про бойове застосування ракет повідомляють старовинні китайські й арабські книги, написані понад тисячу років тому. В описах битв пізніших часів ні-ні, та й промайне згадка про бойові ракети. Коли англійські війська підкорювали Індію, індійські воїни-ракетники своїми огнехвостимі стрілами наводили жах на загарбників-англійців, поневолювати їх батьківщину. Для англійців в той час реактивне зброю було в дивину. Ракетними гранатами, винайденими генералом К. І. Константиновим, Мужні захисники Севастополя в 1854-1855 роках відбивали атаки англо-французьких військ.

ракета

Величезна перевага перед звичайною артилерією - відпадала необхідність возити за собою важкі гармати - привернуло до реактивної артилерії увагу воєначальників. Але настільки ж великий недолік заважав її удосконалення. Справа в тому, що метальний, або, як раніше говорили, форсовий, заряд вміли робити тільки з чорного пороху. А чорний порох небезпечний в зверненні. Траплялося, що при виготовленні ракетметальний заряд вибухав, і гинули робітники. Іноді ракета вибухала при запуску, і гинули артилеристи. Виготовляти і вживати таку зброю було небезпечно. Тому воно і не набуло широкого поширення. Розпочаті успішно роботи, однак, не привели до будівництва міжпланетного корабля. Німецькі фашисти підготували і розв'язали кровопролитну світову війну.

реактивний снаряд

Недолік при виготовленні ракет усунули радянські конструктори і винахідники. У роки Великої Вітчизняної війнивони дали нашій армії чудове реактивне зброю. Були побудовані гвардійські міномети - «катюші» і винайдені РС ( «ерес») - реактивні снаряди.

Реактивний снаряд. За своєю якістю радянська реактивна артилерія перевершила всі іноземні зразки і завдавала ворогам величезну шкоду. Захищаючи Батьківщину, радянський народ був змушений поставити все досягнення ракетної техніки на службу оборони. У фашистських державах багато вчених і інженери ще до війни посилено розробляли проекти нелюдських знарядь руйнування і масових вбивств. Це вони вважали метою науки.

самоврядні літаки

Під час війни гітлерівські інженери збудували кілька сот самоврядних літаків: Снарядів «ФАУ-1» і реактивних снарядів «ФАУ-2». То були сигароподібні снаряди, що мали в довжину 14 метрів і в діаметрі 165 сантиметрів. Важила смертоносна сигара 12 тонн; з них 9 тонн - паливо, 2 тонни - корпус і 1 тонна - вибухова речовина. «ФАУ-2» летіли зі швидкістю до 5500 кілометрів на годину і могли підніматися в висоту на 170-180 кілометрів. Точністю влучення ці кошти руйнування не відрізнялися і були придатні тільки для обстрілу таких великих мішеней, як великі і густонаселені міста. Німецькі фашисти випускали «ФАУ-2» за 200-300 кілометрів від Лондона в розрахунку, що місто великий, - куди-небудь та потрапить! Навряд чи Ньютон міг припускати, що його дотепний досвід і відкриті їм закони руху ляжуть в основу зброї, створеного звірячою люттю до людей, і цілі квартали Лондона звернуться в руїни і стануть могилами людей, захоплених нальотом сліпих «ФАУ».

Космічний корабель

Уже багато століть люди плекали мрію про польоти в міжпланетному просторі, про відвідини Місяця, загадкового Марса і хмарної Венери. На цю тему було написано безліч науково-фантастичних романів, повістей і оповідань. Письменники відправляли своїх героїв в захмарні дали на дресированих лебедів, на повітряних кулях, в гарматних снарядах або ще якимось неймовірним чином. Однак всі ці способи польоту грунтувалися на вигадках, які не мали опори в науці. Люди тільки вірили, що вони коли-небудь зможуть покинути нашу планету, але не знали, як це їм вдасться здійснити. чудовий вчений Костянтин Едуардович Ціолковськийв 1903 році вперше дав наукову основу ідеї космічних подорожей. Він довів, що люди можуть покинути земну кулю і транспортним засобом для цього послужить ракета, тому що ракета - єдиний двигун, який не потребує для свого руху в будь-якої зовнішньої опори. Тому ракетаздатна літати в безповітряному просторі.

Вчений Костянтин Едуардович Ціолковський - довів, що люди можуть покинути земну кулю на ракеті. За своєю будовою космічний корабель повинен бути подібний до реактивному снаряду, тільки в його головній частині поміститься кабіна для пасажирів і приладів, а все інше простір буде зайнято запасом горючої суміші і двигуном. Щоб надати кораблю потрібну швидкість, потрібно відповідне паливо. Порох і інші вибухові речовини ні в якому разі не придатні: вони і небезпечні і дуже швидко згорають, не забезпечуючи тривалого руху. К. Е. Ціолковський рекомендував застосовувати рідке паливо: спирт, бензин або скраплений водень, що горять в струмені чистого кисню або якого-небудь іншого окислювача. Правильність цієї ради визнали всі, тому що кращого палива тоді не знали. Перша ракета з рідким пальним, що важила шістнадцять кілограмів, була випробувана в Німеччині 10 квітня 1929 року. Досвідчена ракета злетіла в повітря і зникла з поля зору раніше, ніж винахідник і всі присутні змогли простежити, куди вона полетіла. Знайти ракету після досвіду не вдалося. На наступний раз винахідник вирішив «перехитрити» ракету і прив'язав до неї мотузку довжиною чотири кілометри. Ракета злетіла, тягнучи за собою мотузковий хвіст. Вона витягнула два кілометри мотузки, обірвала її і пішла за своєю попередницею в невідомому напрямку. І цю втікачку також не вдалося знайти. Перший успішний політ ракети з рідким паливом відбувся в СРСР 17 серпня 1933 року. Ракета піднялася, пролетіла належне їй відстань і благополучно приземлилася. Всі ці відкриття та винаходи засновані на законах Ньютона.

Реактивний рух в природі і техніці

РЕФЕРАТ З ФІЗИКИ

Реактивний рух - рух, що виникає при відділенні від тіла з деякою швидкістю будь-якої його частини.

Реактивна сила виникає без будь-якої взаємодії з зовнішніми тілами.

Застосування реактивного руху в природі

Багато з нас у своєму житті зустрічалися під час купання в морі з медузами. У всякому разі, в Чорному морі їх цілком вистачає. Але мало хто замислювався, що і медузи для пересування користуються реактивним рухом. Крім того, саме так пересуваються і личинки бабок, і деякі види морського планктону. І часто ККД морських безхребетних тварин при використанні реактивного руху набагато вище, ніж у техноізобретеній.

Реактивний рух використовується багатьма молюсками - восьминогами, кальмарами, каракатиця. Наприклад, морський молюск-гребінець рухається вперед за рахунок реактивної сили струменя води, викинутої з раковини при різкому стисканні її стулок.

восьминіг

каракатиця

Каракатиця, як і більшість головоногих молюсків, рухається в воді в такий спосіб. Вона забирає воду в зяброву порожнину через бічну щілину і особливу воронку попереду тіла, а потім енергійно викидає струмінь води через лійку. Каракатиця спрямовує трубку воронки в бік або назад і стрімко видавлюючи з неї воду, може рухатися в різні боки.

Сальпа - морська тварина з прозорим тілом, при русі бере воду через передній отвір, причому вода потрапляє в широку порожнину, всередині якої по діагоналі натягнуті зябра. Як тільки тварина зробить великий ковток води, отвір закривається. Тоді поздовжні і поперечні м'язи сальпи скорочуються, все тіло стискається, і вода через заднє отвір виштовхується назовні. Реакція витікає струменя штовхає Сальп вперед.

Найбільший інтерес представляє реактивний двигун кальмара. Кальмар є найбільшим безхребетним мешканцем океанських глибин. Кальмари досягли найвищої довершеності в реактивної навігації. У них навіть тіло своїми зовнішніми формами копіює ракету (або краще сказати - ракета копіює кальмара, оскільки йому належить в цій справі безперечний пріоритет). При повільному переміщенні кальмар користується великим ромбоподібним плавцем, періодично згинається. Для швидкого кидка він використовує реактивний двигун. М'язова тканина - мантія оточує тіло молюска з усіх боків, обсяг її порожнини становить майже половину обсягу тіла кальмара. Тварина засмоктує воду всередину мантійних порожнини, а потім різко викидає струмінь води через вузьке сопло і з великою швидкістю рухається поштовхами назад. При цьому всі десять щупалець кальмара збираються в вузол над головою, і він набуває обтічну форму. Сопло забезпечено спеціальним клапаном, і м'язи можуть його повертати, змінюючи напрямок руху. Двигун кальмара дуже економічний, він здатний розвивати швидкість до 60 - 70 км / ч. (Деякі дослідники вважають, що навіть до 150 км / год!) Недарма кальмара називають "живою торпедою". Згинаючи складені пучком щупальця вправо, вліво, вгору або вниз, кальмар повертає в ту або іншу сторону. Оскільки таке кермо в порівнянні з самим тваринам має дуже великі розміри, то досить його незначного руху, щоб кальмар, навіть на повному ходу, легко міг ухилитися від зіткнення з перешкодою. Різкий поворот керма - і плавець мчиться вже в зворотний бік. Ось зігнув він кінець воронки назад і ковзає тепер головою вперед. Вигнув її вправо - і реактивний поштовх відкинув його вліво. Але коли потрібно плисти швидко, воронка завжди стирчить прямо між щупальцями, і кальмар мчиться хвостом вперед, як біг би рак - скороход, наділений жвавістю скакуна.

Якщо поспішати не потрібно, кальмари і каракатиці плавають, ундуліруя плавниками, - мініатюрні хвилі пробігають по ним спереду назад, і тварина граціозно сковзає, зрідка підштовхуючи себе також і струменем води, викинутої з-під мантії. Тоді добре помітні окремі поштовхи, які отримує молюск в момент виверження водяних струменів. Деякі головоногі можуть розвивати швидкість до п'ятдесяти п'яти кілометрів на годину. Прямих вимірювань, здається, ніхто не виробляв, але про це можна судити по швидкості і дальності польоту літаючих кальмарів. І такі, виявляється, є таланти в рідні у спрутів! Кращий пілот серед молюсків - кальмар стенотевтіс. Англійські моряки називають його - Флайінг-сквид ( «літаючий кальмар»). Це невелика тварина розміром з оселедець. Він переслідує риб з такою стрімкістю, що нерідко вискакує з води, стрілою проносячись над її поверхнею. До цьому прийому він вдається і рятуючи своє життя від хижаків - тунців і макрелей. Розгорнувши в воді максимальну реактивну тягу, кальмар-пілот стартує в повітря і пролітає над хвилями більше п'ятдесяти метрів. Апогей польоту живий ракети лежить так високо над водою, що літаючі кальмари нерідко потрапляють на палуби океанських суден. Чотири-п'ять метрів - не рекордна висота, на яку піднімаються в небо кальмари. Іноді вони злітають ще вище.

Англійський дослідник молюсків доктор Рис описав в науковій статті кальмара (довжиною всього в 16 сантиметрів), який, пролетівши по повітрю неабияку відстань, впав на місток яхти, який височів над водою майже на сім метрів.

Трапляється, що на корабель блискучим каскадом обрушується безліч літаючих кальмарів. Античний письменник Требіус Нігер повідав один раз сумну історію про кораблі, який нібито навіть затонув під вагою літаючих кальмарів, що впали на його палубу. Кальмари можуть злітати і без розгону.

Восьминоги теж вміють літати. Французький натураліст Жан Верани бачив, як звичайний восьминіг розігнався в акваріумі і раптом задом вперед несподівано вискочив з води. Описавши в повітрі дугу довжиною метрів в п'ять, він плюхнувся назад в акваріум. Набираючи швидкість для стрибка, восьминіг рухався не тільки за рахунок реактивної тяги, але і гріб щупальцями.
Мішкуваті восьминоги плавають, звичайно, гірше кальмарів, але в критичні хвилини і вони можуть показати рекордний для кращих спринтерів клас. Співробітники Каліфорнійського акваріума намагалися сфотографувати восьминога, атакуючого краба. Спрут кидався на видобуток з такою швидкістю, що на плівці, навіть при зйомці на найбільших швидкостях, завжди виявлялися мастила. Значить, кидок тривав соті частки секунди! Зазвичай же восьминоги плавають порівняно повільно. Джозеф Сайнл, який вивчав міграції спрутів, підрахував: восьминіг розміром в півметра пливе по морю з середньою швидкістюблизько п'ятнадцяти кілометрів на годину. Кожна струмінь води, викинута з воронки, штовхає його вперед (вірніше, тому, так як восьминіг пливе задом наперед) на два - два з половиною метри.

Реактивний рух можна зустріти і в світі рослин. Наприклад, дозрілі плоди "скаженого огірка" при найлегшому дотику відскакують від плодоніжки, а з отвору, з силою викидається клейка рідина з насінням. Сам огірок при цьому відлітає в протилежному напрямку до 12 м.

Знаючи закон збереження імпульсу можна змінювати власну швидкість переміщення у відкритому просторі. Якщо ви перебуваєте в човні і у вас є кілька важких каменів, то кидаючи каміння в певну сторону ви будете рухатися в протилежному напрямку. Те ж саме буде і в космічному просторі, але там для цього використовують реактивні двигуни.

Кожен знає, що постріл із гвинтівки супроводжується віддачею. Якби вага кулі дорівнювала б вазі гвинтівки, вони б розлетілись з однаковою швидкістю. Віддача виникає тому, що відкидна маса газів створює реактивну силу, завдяки якій може бути забезпечено рух як у повітрі, так і в безповітряному просторі. І чим більше маса і швидкість спливання газів, тим більшу силу віддачі відчуває наше плече, чим сильніша реакція гвинтівки, тим більша реактивна сила.

Застосування реактивного руху в техніці

Протягом багатьох століть людство мріяло про космічні польоти. Письменники-фантасти пропонували самі різні засоби для досягнення цієї мети. У XVII столітті з'явилось оповідання французького письменника Сірано де Бержерака про подорож на Місяць. Герой цього оповідання дістався до Місяця в металевому візку, над яким він весь час підкидав сильний магніт. Притягаючи до нього, візок все вище підіймався над Землею, доки не досягнув Місяця. А барон Мюнхгаузен розповідав, що виліз на Місяць по стеблині боба.

В кінці першого тисячоліття нашої ери в Китаї винайшли реактивний рух, яке призводило в дію ракети - бамбукові трубки, начинені порохом, вони також використовувалися як забава. Один з перших проектів автомобілів був також з реактивним двигуном і належав цей проект Ньютону

Автором першого в світі проекту реактивного літального апарату, призначеного для польоту людини, був російський революціонер - народоволець Н.І. Кибальчич. Його стратили 3 квітня 1881 р за участь у замаху на імператора Олександра II. Свій проект він розробив у в'язниці після винесення смертного вироку. Кибальчич писав: "Перебуваючи в ув'язненні, за кілька днів до своєї смерті я пишу цей проект. Я вірю в здійсненність моєї ідеї, і ця віра підтримує мене в моєму жахливому становищі ... Я спокійно зустріну смерть, знаючи, що моя ідея не загине разом зі мною ".

Ідея використання ракет для космічних польотів була запропонована ще на початку нашого століття російським ученим Костянтином Едуардовичем Ціолковським. У 1903 році з'явилася у пресі стаття викладача калузької гімназії К.Е. Ціолковського "Дослідження світових просторів реактивними приладами". У цій роботі містилося найважливіше для космонавтики математичне рівняння, тепер відоме як "формула Ціолковського", яке описувало рух тіла змінної маси. Надалі він розробив схему ракетного двигуна на рідкому паливі, запропонував багатоступеневу конструкцію ракети, висловив ідею про можливість створення цілих космічних міст на навколоземній орбіті. Він показав, що єдиний апарат, спроможний подолати силу тяжіння - це ракета, тобто апарат з реактивним двигуном, що використовують пальне і окислювач, розташовані на самому апараті.

Реактивний двигун - це двигун, що перетворює хімічну енергію палива в кінетичну енергію газової струї, при цьому двигун набирає швидкість у зворотньому напрямку.

Ідея К.Е.Ціолковського була здійснена радянськими вченими під керівництвом академіка Сергія Павловича Корольова. Перший в історії штучний супутник Землі за допомогою ракети був запущений в Радянському Союзі 4 жовтня 1957 р

Принцип реактивного руху знаходить широке практичне застосування в авіації і космонавтиці. У космічному просторі немає середовища, з якою тіло могло б взаємодіяти і тим самим змінювати напрямок і модуль своєї швидкості, тому для космічних польотів можуть бути використані тільки реактивні літаки, т. Е. Ракети.

пристрій ракети

В основі руху ракети лежить закон збереження імпульсу. Якщо в деякий момент часу від ракети буде відкинуто яке-небудь тіло, то вона набуде такого ж імпульс, але спрямований у протилежний бік

У будь-ракеті, незалежно від її конструкції, завжди є оболонка і паливо з окислювачем. Оболонка ракети включає в себе корисний вантаж (в даному випадку це космічний корабель), приладовий відсік і двигун (камера згоряння, насоси та ін.).

Основну масу ракети становить паливо з окислювачем (окислювач потрібен для підтримки горіння палива, оскільки в космосі немає кисню).

Паливо і окислювач за допомогою насосів подаються в камеру згоряння. Паливо, згораючи, перетворюється в газ високої температури і високого тиску. Завдяки великій різниці тисків в камері згоряння і в космічному просторі, гази з камери згоряння мощнойструей спрямовуються назовні через розтруб спеціальної форми, званий соплом. Призначення сопла полягає в тому, щоб підвищити швидкість струменя.

Перед стартом ракети її імпульс дорівнює нулю. В результаті взаємодії газу в камері згоряння і всіх інших частин ракети виривающіёся через сопло газ отримує певний імпульс. Тоді ракета являє собою замкнуту систему, і її загальний імпульс повинен і після запуску дорівнює нулю. Тому і оболонка ракети зовсім, що в ній знаходиться, отримує імпульс, рівний по модулю імпульсу газу, але протилежний за напрямком.

Найбільш масивну частина ракети, призначену для старту і розгону всієї ракети, називають першою сходинкою. Коли перша масивна щабель багатоступінчастої ракети вичерпає при розгоні все запаси палива, вона відокремлюється. Подальший розгін продовжує друга, менш масивна щабель, і до раніше досягнутої за допомогою першого ступеня швидкості вона додає ще деяку швидкість, а потім відділяється. Третій ступінь продовжує її розвиток до необхідного значення і доставляє корисний вантаж на орбіту.

Першою людиною, який здійснив політ у космічному просторі, був громадянин Радянського Союзу Юрій Олексійович Гагарін. 12 квітня 1961 г. Він облетів земну кулю на кораблі-супутнику «Восток»

Радянські ракети першими досягли Місяця, облетіли Місяць і сфотографували її невидиму з Землі бік, першими досягли планету Венера і доставили на її поверхню наукові прилади. У 1986 р Два радянських космічних корабля «Вега-1» і «Вега-2» з близької відстані досліджували комету Галлея, що наближається до Сонця один раз в 76 років.

Кращому випадку, вимагати виправлення ... »Р. Фейнман Навіть короткий огляд історії розвитку техніки показує вражаючий факт лавиноподібного розвитку сучасних науки і техніки в масштабах історії всього людства. Якщо на перехід людини від кам'яних знарядь праці до металу зайняв близько 2-х мільйонів років; удосконалення колеса від суцільного дерев'яного до колеса, що має маточину, ...

Якої губиться в глибині століть, була, є і завжди буде осередком вітчизняної науки і культури: і завжди буде відкрита в культурному і науковому русі всьому Світу ". *" Москва в історії науки і техніки "- так називається дослідний проект (керівник С.С .Ілізаров), що виконується Інститутом історії природознавства і техніки ім. С. І. Вавілова Російської академії наук за підтримки ...

Результати своїх багаторічних робіт в різних областях фізичної оптики. У ній закладені основи нового напряму в оптиці, названого вченим мікрооптики. Вавилов приділяв велику увагу питанням філософії природознавства та історії науки. Йому належить заслуга в розробці, виданні і пропаганді наукової спадщини М. В. Ломоносова, В. В. Петрова і Л. Ейлера. Вчений очолював Комісію з історії ...

Реактивний рух в природі і техніці

РЕФЕРАТ З ФІЗИКИ

реактивний рух- рух, що виникає при відділенні від тіла з деякою швидкістю будь-якої його частини.

Реактивна сила виникає без будь-якої взаємодії з зовнішніми тілами.

Застосування реактивного руху в природі

восьминіг

каракатиця

Найбільший інтерес представляє реактивний двигун кальмара. Кальмар є найбільшим безхребетним мешканцем океанських глибин. Кальмари досягли найвищої довершеності в реактивної навігації. У них навіть тіло своїми зовнішніми формами копіює ракету (або краще сказати - ракета копіює кальмара, оскільки йому належить в цій справі безперечний пріоритет). При повільному переміщенні кальмар користується великим ромбоподібним плавцем, періодично згинається. Для швидкого кидка він використовує реактивний двигун. М'язова тканина - мантія оточує тіло молюска з усіх боків, обсяг її порожнини становить майже половину обсягу тіла кальмара. Тварина засмоктує воду всередину мантійних порожнини, а потім різко викидає струмінь води через вузьке сопло і з великою швидкістю рухається поштовхами назад. При цьому всі десять щупалець кальмара збираються в вузол над головою, і він набуває обтічну форму. Сопло забезпечено спеціальним клапаном, і м'язи можуть його повертати, змінюючи напрямок руху. Двигун кальмара дуже економічний, він здатний розвивати швидкість до 60 - 70 км / ч. (Деякі дослідники вважають, що навіть до 150 км / год!) Недарма кальмара називають "живою торпедою". Згинаючи складені пучком щупальця вправо, вліво, вгору або вниз, кальмар повертає в ту або іншу сторону. Оскільки таке кермо в порівнянні з самим тваринам має дуже великі розміри, то досить його незначного руху, щоб кальмар, навіть на повному ходу, легко міг ухилитися від зіткнення з перешкодою. Різкий поворот керма - і плавець мчиться вже у зворотний бік. Ось зігнув він кінець воронки назад і ковзає тепер головою вперед. Вигнув її вправо - і реактивний поштовх відкинув його вліво. Але коли потрібно плисти швидко, воронка завжди стирчить прямо між щупальцями, і кальмар мчиться хвостом вперед, як біг би рак - скороход, наділений жвавістю скакуна.

Восьминоги теж вміють літати. Французький натураліст Жан Верани бачив, як звичайний восьминіг розігнався в акваріумі і раптом задом вперед несподівано вискочив з води. Описавши в повітрі дугу довжиною метрів в п'ять, він плюхнувся назад в акваріум. Набираючи швидкість для стрибка, восьминіг рухався не тільки за рахунок реактивної тяги, але і гріб щупальцями.
Мішкуваті восьминоги плавають, звичайно, гірше кальмарів, але в критичні хвилини і вони можуть показати рекордний для кращих спринтерів клас. Співробітники Каліфорнійського акваріума намагалися сфотографувати восьминога, атакуючого краба. Спрут кидався на видобуток з такою швидкістю, що на плівці, навіть при зйомці на найбільших швидкостях, завжди виявлялися мастила. Значить, кидок тривав соті частки секунди! Зазвичай же восьминоги плавають порівняно повільно. Джозеф Сайнл, який вивчав міграції спрутів, підрахував: восьминіг розміром в півметра пливе по морю з середньою швидкістю близько п'ятнадцяти кілометрів на годину. Кожна струмінь води, викинута з воронки, штовхає його вперед (вірніше, тому, так як восьминіг пливе задом наперед) на два - два з половиною метри.

Застосування реактивного руху в техніці

Реактивний двигун- це двигун, що перетворює хімічну енергію палива в кінетичну енергію газової струї, при цьому двигун набирає швидкість у зворотньому напрямку.

пристрій ракети

Міністерство Освіти і Науки РФ
ФГТУ СПО «Перевозскій Будівельний Коледж»
реферат
дисципліна:
фізика
тема: реактивний рух

виконав:
студент
Групи 1-121
Окунева Олена
перевірив:
П.Л.Вінеаміновна

місто Перевіз
2011 рік
зміст:

Введення: що таке Реактивний рух .................................................................. ... .. ....................................... ..3

Закон збереження імпульсу .................................................................. ............ .4

Застосування реактивного руху в природі .............................. .. .... ... .... 5

Застосування реактивного руху в техніці ....... ..................... ... ... .. .... ... .6

Реактивний рух «Міжконтинентальна ракета» ............ .. ......... ... ... 7

Фізичні основи роботи реактивного двигуна

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

Класифікація реактивних двигунів і особливості їх використання ................................................... ............................... ............. ...... .9

Особливості проектування та створення літального апарату ... .. ... 10

Висновок ............................................................ ............................................. .11

Список використаної літератури ............................................................ ... ..12

«Реактивний рух»
Реактивний рух - рух тіла, обумовлене відділенням від нього з деякою швидкістю якийсь його частини. Реактивний рух описується, виходячи із закону збереження імпульсу.
Реактивний рух, що використовується нині в літаках, ракетах і космічних снарядах, властиво восьминогам, кальмарам, каракатиця, медузам - всі вони, без винятку, використовують для плавання реакцію (віддачу) викидається струменя води.
Приклади реактивного руху можна виявити і в світі рослин.
У південних країнах росте рослина під назвою "скажений огірок". Варто тільки злегка доторкнутися до созревшему плоду, схожим на огірок, як він відскакує від плодоніжки, а через отвір, що утворився з плоду фонтаном зі швидкістю до 10 м / с вилітає рідина з насінням.

Самі огірки при цьому відлітають в протилежному напрямку. Стріляє скажений огірок (інакше його називають «дамський пістолет») більш ніж на 12 м.

«Закон збереження імпульсу»
У замкнутій системі векторна сума імпульсів всіх тіл, що входять в систему, залишається постійною при будь-яких взаємодіях тіл цієї системи між собою.
Цей фундаментальний закон природи називається законом збереження імпульсу. Він є наслідком з другого і третього законів Ньютона. Розглянемо два взаємодіючих тіла, що входять до складу замкнутої системи.
Сили взаємодії між цими тілами позначимо через і За третім законом Ньютона Якщо ці тіла взаємодіють протягом часу t, то імпульси сил взаємодії однакові по модулю і спрямовані в протилежні сторони: Застосуємо до цих тіл другий закон Ньютона:

Це рівність означає, що в результаті взаємодії двох тіл їх сумарний імпульс не змінився. Розглядаючи тепер всілякі парні взаємодії тіл, що входять в замкнуту систему, можна зробити висновок, що внутрішні сили замкнутої системи не можуть змінити її сумарний імпульс, т. Е. Векторну суму імпульсів всіх тіл, що входять в цю систему. Значне зниження стартової маси ракети може бути досягнуто при використаннімногоступенч атих ракет, Коли ступені ракети відокремлюються в міру вигоряння палива. З процесу подальшого розгону ракети виключаються маси контейнерів, в яких знаходилося паливо, які відпрацювали двигуни, системи управління і т. Д. Саме по шляху створення економічних багатоступеневих ракет розвивається сучасне ракетобудування.

«Застосування реактивного руху в природі»
Реактивний рух використовується багатьма молюсками - восьминогами, кальмарами, каракатиця. Наприклад, морський молюск-гребінець рухається вперед за рахунок реактивної сили струменя води, викинутої з раковини при різкому стисканні її стулок.

восьминіг
Каракатиця, як і більшість головоногих молюсків, рухається в воді в такий спосіб. Вона забирає воду в зяброву порожнину через бічну щілину і особливу воронку попереду тіла, а потім енергійно викидає струмінь води через лійку. Каракатиця спрямовує трубку воронки в бік або назад і стрімко видавлюючи з неї воду, може рухатися в різні боки.
Сальпа - морська тварина з прозорим тілом, при русі бере воду через передній отвір, причому вода потрапляє в широку порожнину, всередині якої по діагоналі натягнуті зябра. Як тільки тварина зробить великий ковток води, отвір закривається. Тоді поздовжні і поперечні м'язи сальпи скорочуються, все тіло стискається, і вода через заднє отвір виштовхується назовні. Реакція витікає струменя штовхає Сальп вперед. Найбільший інтерес представляє реактивний двигун кальмара. Кальмар є найбільшим безхребетним мешканцем океанських глибин. Кальмари досягли найвищої довершеності в реактивної навігації. У них навіть тіло своїми зовнішніми формами копіює ракету. Знаючи закон збереження імпульсу можна змінювати власну швидкість переміщення у відкритому просторі. Якщо ви перебуваєте в човні і у вас є кілька важких каменів, то кидаючи каміння в певну сторону ви будете рухатися в протилежному напрямку. Те ж саме буде і в космічному просторі, але там для цього використовують реактивні двигуни.

«Застосування реактивного руху в техніці»
В кінці першого тисячоліття нашої ери в Китаї винайшли реактивний рух, яке призводило в дію ракети - бамбукові трубки, начинені порохом, вони також використовувалися як забава. Один з перших проектів автомобілів був також з реактивним двигуном і належав цей проект Ньютону.
Автором першого в світі проекту реактивного літального апарату, призначеного для польоту людини, був російський революціонер - народоволець Н.І. Кибальчич. Його стратили 3 квітня 1881 р за участь у замаху на імператора Олександра II. Свій проект він розробив у в'язниці після винесення смертного вироку. Кибальчич писав: "Перебуваючи в ув'язненні, за кілька днів до своєї смерті я пишу цей проект. Я вірю в здійсненність моєї ідеї, і ця віра підтримує мене в моєму жахливому становищі ... Я спокійно зустріну смерть, знаючи, що моя ідея не загине разом зі мною ".
Ідея використання ракет для космічних польотів була запропонована ще на початку нашого століття російським ученим Костянтином Едуардовичем Ціолковським. У 1903 році з'явилася у пресі стаття викладача калузької гімназії К.Е. Ціолковського "Дослідження світових просторів реактивними приладами". У цій роботі містилося найважливіше для космонавтики математичне рівняння, тепер відоме як "формула Ціолковського", яке описувало рух тіла змінної маси. Надалі він розробив схему ракетного двигуна на рідкому паливі, запропонував багатоступеневу конструкцію ракети, висловив ідею про можливість створення цілих космічних міст на навколоземній орбіті. Він показав, що єдиний апарат, спроможний подолати силу тяжіння - це ракета, тобто апарат з реактивним двигуном, що використовують пальне і окислювач, розташовані на самому апараті. Радянські ракети першими досягли Місяця, облетіли Місяць і сфотографували її невидиму з Землі бік, першими досягли планету Венера і доставили на її поверхню наукові прилади. У 1986 р Два радянських космічних корабля «Вега-1» і «Вега-2» з близької відстані досліджували комету Галлея, що наближається до Сонця один раз в 76 років.

Реактивний рух «Міжконтинентальна ракета»
Людство завжди мріяло про подорож в космос. Найрізноманітніші засоби для досягнення цієї мети пропонували письменники - фантасти, вчені, мрійники. Але єдиного розташованого у розпорядженні людини засобу, за допомогою якого можна подолати силу земного тяжіння і полетіти в космос за багато століть не зміг винайти жоден учений, жоден письменник-фантаст. К. Е. Ціолковський - основоположник теорії космічних польотів.
Вперше мрію і прагнення багатьох людей вперше зміг наблизити до реальності російський вчений Костянтин Едуардович Ціолковський (1857-1935), який показав, що єдиний апарат, спроможний подолати силу тяжіння - це ракета, він вперше представив науковий доказ можливості використання ракети для польотів в космічний простір , за межі земної атмосфери і до інших планет Сонячної системи. Ракетою Цоілковскій назвав апарат з реактивним двигуном, що використовує знаходяться на ньому пальне і окислювач.
Як відомо з курсу фізики, постріл із гвинтівки супроводжується віддачею. За законами Ньютона, куля і рушницю розлетілися б в різні боки з однаковою швидкістю, якби мали однакову масу. Відкидна маса газів створює реактивну силу, завдяки якій може бути забезпечено рух, як в повітрі, так і в безповітряному просторі, так виникає віддача. Тим більшу силу віддачі відчуває наше плече, чим більше маса і швидкість спливання газів, і, отже, чим сильніша реакція гвинтівки, тим більша реактивна сила. Ці явища пояснюються законом збереження імпульсу:
векторна (геометрична) сума імпульсів тіл, що складають замкнуту систему, залишається постійною при любих рухах і взаємодіях тіл системи.
Представлена формула Ціолковського є фундаментом, на якому будується весь розрахунок сучасних ракет. Числом Ціолковського називають відношення маси палива до маси ракети в кінці роботи двигуна - до ваги пустої ракети.
Таким чином, отримали, що максимально досяжна швидкість ракети залежить в першу чергу від швидкості вильоту газів із сопла. А швидкість витікання газів сопла в свою чергу залежить від виду палива і температури газового струменя. Значить, чим вище температура, тим більше швидкість. Тоді для справжньої ракети потрібно підібрати саме калорійне паливо, яке надає найбільшу кількість теплоти. За формулою видно, що крім усього іншого швидкість ракети залежить від початкової і кінцевої маси ракети, від того, яка частина її ваги приходиться на пальне, і яка - на непотрібні (з точки зору швидкості польоту) конструкції: корпус, механізми, і т. д.
Основний висновок із цієї формули Ціолковського для визначення швидкості космічної ракети полягає в тому, що в безповітряному просторі ракета розвине тим більшу швидкість, чим більша швидкість витоку газів і чим більше число Ціолковського.

«Фізичні основи роботи реактивного двигуна»
В основі сучасних потужних реактивних двигунах різних типів лежить принцип прямої реакції, тобто принцип створення рушійної сили (або тяги) у вигляді реакції (віддачі) струменя витікаючого з двигуна "робочої речовини", зазвичай - розпечених газів. У всіх двигунах існує два процеси перетворення енергії. Спочатку хімічна енергія палива перетворюється на теплову енергію продуктів згоряння, а потім теплова енергія використовується для здійснення механічної роботи. До таких двигунів відносяться поршневі двигуни автомобілів, тепловозів, парові і газові турбіни електростанцій і т.д. Після того, як в тепловому двигуні утворилися гарячі гази, що містять у собі велику теплову енергію, ця енергія повинна бути перетворена в механічну. Адже двигуни для того і служать, щоб здійснювати механічну роботу, Щось "рухати", приводити в дію, все одно, будь то динамо-машина на прохання доповнити малюнками електростанції, тепловоз, автомобіль або літак. Щоб теплова енергія газів перейшла в механічну, їх обсяг повинен зрости. При такому розширенні гази і здійснюють роботу, на яку витрачається їх внутрішня і теплова енергія.
Реактивне сопло може мати різні форми, і, тим більше, різну конструкцію залежно від типу двигуна. Головне полягає в тій швидкості, з якою гази випливають з двигуна. Якщо ця швидкість витікання не перевищує швидкості, з якою в випливають газах поширюються звукові хвилі, то сопло являє собою простий циліндричний або звужує відрізок труби. Якщо ж швидкість витікання повинна перевершувати швидкість звуку, то сопла надається форма розширюється труби або ж спочатку звужується, а за тим, що розширюється (сопло Лавлі). Тільки в трубі такої форми, як показує теорія і досвід, можна розігнати газ до надзвукових швидкостей, переступити через "звуковий бар'єр".

«Класифікація реактивних двигунів і особливості їх використання»
Однак цей могутній стовбур, принцип прямої реакції, дав життя величезної кроні "генеалогічного дерева" сім'ї реактивних двигунів. Щоб познайомитися з основними гілками його крони, що вінчає "ствол" прямої реакції. Незабаром, як можна бачити по малюнку (див. Нижче), цей ствол ділиться на дві частини, як би розщеплений ударом блискавки. Обидва нових стовбура однаково прикрашені могутніми кронами. Цей поділ сталося по тому, що все "хімічні" реактивні двигуни діляться на два класи в залежності від того, використовують вони для своєї роботи навколишнє повітря чи ні.
У бескомпрессорном двигуні іншого типу, прямоточном, немає навіть і цієї клапанної решітки та тиск в камері згоряння підвищується в результаті швидкісного напору, тобто гальмування зустрічного потоку повітря, що надходить у двигун в польоті. Зрозуміло, що такий двигун здатний працювати тільки тоді, коли літальний апарат вже летить з досить великою швидкістю, на стоянці він тяги не розвинеться. Але зате при досить великій швидкості, в 4-5 разів більшою за швидкість звуку, прямоточний двигун розвиває дуже велику тягу і витрачає менше палива, ніж будь-який інший "хімічний" реактивний двигун при цих умовах. Ось чому прямоточні двигуни.
і т.д.................

Для більшості людей термін «реактивне рух» представляється у вигляді сучасного прогресу в науці і техніці, особливо в галузі фізики. Реактивний рух в техніці асоціюється у багатьох з космічними кораблями, супутниками і реактивної авіатехнікою. Виявляється, явище реактивного руху існувало набагато раніше, ніж сама людина, і незалежно від нього. Люди лише зуміли зрозуміти, скористатися і розвинути те, що підпорядковане законам природи і світобудови.

Що таке реактивний рух?

на англійськоюслово «реактивний» звучить як «jet». Під ним мається на увазі рух тіла, яке утворюється в процесі відділення від нього частини з певною швидкістю. Виявляється сила, яка рухає тіло в зворотну сторону від напрямку руху, відокремлюючи від нього частину. Кожен раз, коли матерія виривається з предмета, а предмет при цьому рухається в зворотному напрямку, спостерігається реактивне рух. Для того щоб піднімати предмети в повітря, інженери повинні спроектувати потужну реактивну установку. Випускаючи струменя полум'я, двигуни ракети піднімають її на орбіту Землі. Іноді ракети запускають супутники і космічні зонди.

Що стосується авіалайнерів і військових літаків, то принцип їх роботи чимось нагадує зліт ракети: фізичне тіло реагує на викидається потужний струмінь газу, в результаті чого воно рухається в протилежний бік. Це і є основний принцип роботи реактивних літаків.

Закони Ньютона в реактивному русі

Інженери засновують свої розробки на принципах пристрою світобудови, вперше докладно описаних в роботах видатного англійського вченого Ісаака Ньютона, який жив в кінці 17 століття. Закони Ньютона описують механізми гравітації і розповідають нам про те, що відбувається, коли предмети рухаються. Вони особливо чітко пояснюють рух тіл в просторі.

Другий закон Ньютона визначає, що сила рухомого предмета залежить від того, скільки матерії він вміщує, іншими словами, його маси і зміни швидкості руху (прискорення). Значить, щоб створити потужну ракету, необхідно, щоб вона постійно випускала велику кількість високошвидкісний енергії. Третій закон Ньютона говорить про те, що на кожну дію буде рівна по силі, але протилежна реакція - протидія. Реактивні двигуни в природі і техніці підкоряються цим законам. У випадку з ракетою сила дії - матерія, яка вилітає з вихлопної труби. Протидією є поштовх ракети вперед. Саме сила викидів з неї штовхає ракету. У космосі, де ракета практично не має ваги, навіть незначний поштовх від ракетних двигунів здатний змусити великий корабель швидко летіти вперед.

Техніка, яка використовує реактивний рух

Фізика реактивного руху полягає в тому, що прискорення або гальмування тіла відбувається без впливу оточуючих тел. Процес відбувається внаслідок відділення частини системи.

Приклади реактивного руху в техніці - це:

явище віддачі від пострілу;
вибухи;
удари під час аварій;
віддача при використанні потужного брандспойта;
катер з водометним двигуном;
реактивний літак і ракета.

Тіла створюють закриту систему, якщо вони взаємодіють лише один з одним. Така взаємодія може привести до зміни механічного стану тіл, що утворюють систему.

В чому полягає дія закону збереження імпульсу?

Вперше цей закон був оприлюднений французьким філософом і фізиком Р. Декартом. При взаємодії двох або більше тіл утворюється між ними замкнута система. Будь-яке тіло при русі володіє своїм імпульсом. Це маса тіла, помножена на його швидкість. Загальний імпульс системи дорівнює векторній сумі імпульсів тіл, що знаходяться в ній. Імпульс будь-якого з тіл всередині системи змінюється внаслідок їх взаємного впливу. Загальний імпульс тіл, що знаходяться в замкнутій системі, залишається незмінним при різних переміщеннях і взаємодіях тіл. У цьому полягає закон збереження імпульсу.

Прикладами дії цього закону можуть бути будь-які зіткнення тел (більярдних куль, автомобілів, елементарних частинок), а також розриви тел і стрілянина. При пострілі з зброї відбувається віддача: снаряд мчить вперед, а саму зброю відштовхується назад. Через що це відбувається? Куля і зброю формують між собою замкнуту систему, де працює закон збереження імпульсу. При стрільбі імпульси самої зброї і кулі змінюються. Але сумарний імпульс зброї і знаходиться в ньому кулі перед пострілом буде дорівнює сумарному імпульсу відкочується зброї і випущеної кулі після стрілянини. Якби куля й рушниця мали однакову масу, вони б розлетілись в протилежні боки з однаковою швидкістю.

Закон збереження імпульсу має широке практичне застосування. Він дозволяє пояснити реактивний рух, завдяки якому досягаються найвищі швидкості.

Реактивний рух у фізиці

Найяскравішим зразком закону збереження імпульсу служить реактивний рух, здійснюване ракетою. Найважливішою частиною двигуна виступає камера згоряння. В одній з її стінок знаходиться реактивне сопло, пристосоване для випуску газу, що виникає при спалюванні палива. Під дією високої температури і тиску газ на величезній швидкості виходить з сопла двигуна. Перед стартом ракети її імпульс щодо Землі дорівнює нулю. У момент запуску ракета також отримує імпульс, який дорівнює імпульсу газу, але протилежний за напрямком.

Приклад фізики реактивного руху можна побачити всюди. Під час святкування дня народження повітряну кульку цілком може стати ракетою. Яким чином? Надійти повітряна куля, затискаючи відкрите отвір, щоб повітря не виходив з нього. Тепер відпустіть його. Повітряна куля з величезною швидкістю буде ганяти по кімнаті, підганяли повітрям, що вилітають з нього.

Історія реактивного руху

Історія реактивних двигунів почалася ще за 120 років до н.е., коли Герон Олександрійський сконструював перший реактивний двигун - еоліпіл. У металева куля наливають воду, яка нагрівається вогнем. Пар, який виривається з цього кулі, обертає її. Це пристрій показує реактивний рух. Двигун Герона жерці успішно застосовували для відкривання і закривання дверей храму. Модифікація еоліпіла - сегнерова колесо, яке ефективно використовується в наш час для поливу сільськогосподарських угідь. У 16-му столітті Джовані Бранка представив світу першу парову турбіну, яка працювала на принципі реактивного руху. Ісаак Ньютон запропонував один з перших проектів парового автомобіля.

Перші спроби використання реактивного руху в техніці для переміщення по землі відносять до 15-17 століть. Ще 1000 років тому китайці мали ракети, які використовували як військову зброю. Наприклад, в 1232 році, згідно з хроніці, в війні з монголами вони використовували стріли, обладнані ракетами.

Перші спроби побудови реактивного літака почалися ще в 1910 році. За основу були взяті ракетні дослідження минулих століть, де докладно розповідалося про використання порохових прискорювачів, здатних істотно скоротити довжину форсажу і розбігу. Головним конструктором став румунський інженер Анрі Коанда, який побудував літальний апарат, що працює на основі поршневого двигуна. Першовідкривачем реактивного руху в техніці по праву можна назвати інженера з Англії - Френка Уїтлі, який запропонував перші ідеї по створенню реактивного двигуна і отримав на них свій патент в кінці XIX століття.

Перші реактивні двигуни

Вперше розробкою реактивного двигуна в Росії зайнялися на початку 20 століття. Теорію руху реактивних апаратів і ракетної техніки, здатних розвинути надзвукову швидкість, висунув відомий російський вчений К. Е. Ціолковський. Втілити цю задумку в життя вдалося талановитому конструктору А. М. Люльки. Саме він створив проект першого в СРСР реактивного літака, що працює за допомогою реактивної турбіни. Перші реактивні літаки були створені німецькими інженерами. Створення проектів і виробництво проводилися таємно на замаскованих заводах. Гітлер зі своєю ідеєю стати світовим правителем, підключав кращих конструкторів Німеччини для виробництва найпотужнішого зброї, в тому числі і високошвидкісних літаків. Найбільш успішним з них став перший німецький реактивний літак «Мессершмітт-262». Цей літальний апарат став першим в світі, який успішно виніс усі випробування, вільно піднявся в повітря і став після цього випускатися серійно.

Літак мав такими особливостями:

Апарат мав два турбореактивні двигуни.
У носовій частині розташовувався радіолокатор.
Максимальна швидкість літака сягала 900 км / год.

Завдяки всім цим показникам і конструктивними особливостями перший реактивний літальний апарат «Мессершмітт-262» був грізним засобом боротьби проти інших літаків.

Прототипи сучасних авіалайнерів

У повоєнний час російськими конструкторами були створені реактивні літаки, що стали в подальшому прототипами сучасних авіалайнерів.

І-250, більш відомий як легендарний МіГ-13, - винищувач, над яким трудився А. І. Мікоян. Перший політ був здійснений навесні 1945 року, на той час реактивний винищувач показав рекордну швидкість, досягла 820 км / год. Запущені були в виробництво реактивні літаки МіГ-9 і Як-15.

У квітні 1945 року вперше в небо піднявся реактивний літак П. О. Сухого - Су-5, що піднімається і літаючий за рахунок повітряно-реактивного мотокомпрессорного і поршневого двигуна, розташованого в хвостовій частині конструкції.

Після закінчення війни і капітуляції фашистської Німеччини Радянському Союзу в якості трофеїв дісталися німецькі літаки з реактивними двигунами JUMO-004 і BMW-003.

Перші світові прототипи

Розробкою, тестуванням нових авіалайнерів і їх виробництвом займалися не тільки німецькі та радянські конструктори. Інженерами США, Італії, Японії, Великобританії також було створено чимало успішних проектів, що застосовуються реактивний рух в техніці. До числа перших розробок з різними типами двигунів можна віднести:

Ні-178 - німецький літак з турбореактивними силовою установкою, що піднявся в повітря в серпні 1939 року.
GlosterE. 28/39 - літальний апарат родом з Великобританії, з мотором турбореактивного типу, вперше піднявся в небо в 1941 році.
Ні-176 - винищувач, створений в Німеччині з застосуванням ракетного двигуна, здійснив свій перший політ в липні 1939 року.
БІ-2 - перший радянський літальний апарат, який приводився в рух за допомогою ракетної силової установки.
CampiniN.1 - реактивний літак, створений в Італії, що став першою спробою італійських конструкторів відійти від поршневого аналога.
Yokosuka MXY7 Ohka ( «Ока») з мотором Tsu-11 - японський винищувач-бомбардувальник, так званий одноразовий літальний апарат з пілотом-камікадзе на борту.

Використання реактивного руху в техніці послужило різким поштовхом для швидкого створення наступних реактивних літальних апаратів і подальшого розвиткувійськового і цивільного літакобудування.

GlosterMeteor - повітряно-реактивний винищувач, виготовлений в Великобританії в 1943 році, зіграв істотну роль у Другій Світовій війні, а після її завершення виконував завдання перехоплювача німецьких ракет «Фау-1».
LockheedF-80 - реактивний літальний апарат, вироблений в США із застосуванням мотора типу AllisonJ. Ці літаки не раз брали участь в японсько-корейської війни.
B-45 Tornado - прототип сучасних американських бомбардувальників B-52, створений в 1947 році.
МіГ-15 - послідовник визнаного реактивного винищувача МіГ-9, який брав активну участь у військовому конфлікті в Кореї, був проведений в грудні 1947 р
Ту-144 - перший радянський надзвуковий повітряно-реактивний пасажирський літак.

Сучасні реактивні апарати

З кожним роком авіалайнери удосконалюються, адже конструктори з усього світу працюють над тим, щоб створювати апарати нового покоління, здатні літати зі швидкістю звуку і на надзвукових швидкостях. Зараз існують лайнери, здатні вміщати велику кількість пасажирів і вантажів, що володіють величезними розмірами і неймовірною швидкістю понад 3000 км / год, військова авіатехніка, обладнана сучасною бойовою екіпіровкою.

Але серед цього різноманіття є кілька конструкцій реактивних літаків-рекордсменів:

Airbus A380 - самий місткий апарат, здатний прийняти на своєму борту 853 пасажири, що забезпечено двопалубній конструкцією. Він же за сумісництвом один з розкішних і дорогих авіалайнерів сучасності. Найбільший пасажирський лайнер в повітрі.
Boeing 747 - понад 35 років вважався самим містким двоповерховим лайнером і міг перевозити 524 пасажира.
АН-225 «Мрія» - вантажний літальний апарат, який може похвалитися вантажопідйомністю в 250 тонн.
LockheedSR-71 - реактивний літак, що досягає під час польоту швидкості 3529 км / год.

Авіаційні дослідження не стоять на місці, тому як реактивні літаки - це основа стрімко розвивається сучасної авіації. Зараз проектується кілька західних і російських пілотованих, пасажирських, безпілотних авіалайнерів з реактивними двигунами, випуск яких запланований на найближчі кілька років.

До російським інноваційним розробкам майбутнього можна віднести винищувач 5-го покоління ПАК ФА - Т-50, перші екземпляри якого надійдуть у війська імовірно в кінці 2017 або початку 2018 роки після випробування нового реактивного двигуна.

Природа - приклад реактивного руху

Реактивний принцип руху від початку був підказаний самою природою. Його дією користуються личинки деяких видів бабок, медузи, багато молюски - морські гребінці, каракатиці, восьминоги, кальмари. Вони застосовують своєрідний «принцип відштовхування». Каракатиці втягують воду і викидають її так стрімко, що самі при цьому роблять ривок вперед. Кальмари, використовуючи цей спосіб, можуть досягати швидкості до 70 кілометрів на годину. Саме тому такий спосіб пересування дозволив назвати кальмарів "биоло-ня ракетами". Інженери вже винайшли двигун, що працює за принципом рухів кальмара. Одним із прикладів застосування реактивного руху в природі і техніці є водомет.

Це пристрій, який забезпечує рух за допомогою сили води, що викидається під сильним напором. У пристрій вода закачується в камеру, а потім випускається з неї через сопло, а судно рухається в зворотному викиду струменя напрямку. Вода затягується за допомогою двигуна, що працює на дизелі або бензині.

Приклади реактивного руху пропонує нам і світ рослин. Серед них трапляються види, які використовують такий рух для поширення насіння, наприклад, скажений огірок. Тільки зовні ця рослина подібно звичним для нас огіркам. А характеристику «скажений» воно отримало через дивного способу розмноження. Дозревая, плоди відскакують від плодоніжок. В результаті відкривається отвір, через яке огірок стріляє речовиною, що містить відповідні для проростання насіння, застосовуючи реактивність. А сам огірок при цьому відскакує до дванадцяти метрів в бік, протилежний пострілу.

Прояв в природі і техніці реактивного руху підвладне одним і тим же законам світобудови. Людство все більше використовує ці закони для досягнення своїх цілей не тільки в атмосфері Землі, а й на теренах космосу, і реактивний рух є цьому яскравим прикладом.