Fizika. Tabiat va texnologiyadagi reaktiv harakat. Reaktiv harakat haqida qiziqarli ma'lumotlar Reaktiv harakat tabiatda sodir bo'ladigan joy

Ko'p tonnali kosmik kemalar osmonga ko'tariladi va shaffof, jelatinli meduzalar, krevetkalar va sakkizoyoqlar dengiz suvlarida mohirona manevr qiladilar - ularda qanday umumiylik bor? Ma'lum bo'lishicha, ikkala holatda ham harakatlanish uchun reaktiv harakat tamoyili qo'llaniladi. Bizning bugungi maqolamiz aynan shu mavzuga bag'ishlangan.

Keling, tarixga qaraylik

Ko'pchilik raketalar haqidagi birinchi ishonchli ma'lumotlar 13-asrga to'g'ri keladi. Ular hindular, xitoylar, arablar va yevropaliklar tomonidan jangovar va signal qurollari sifatida ishlatilgan. Buning ortidan asrlar davomida ushbu qurilmalar deyarli butunlay unutildi.

Rossiyada reaktiv dvigateldan foydalanish g'oyasi inqilobchi Nikolay Kibalchichning asarlari tufayli qayta tiklandi. Qirollik zindonlarida o'tirib, u rivojlandi Rossiya loyihasi odamlar uchun reaktiv dvigatel va samolyot. Kibalchich qatl qilindi va uning loyihasi ko'p yillar davomida chor maxfiy politsiyasi arxivida chang to'pladi.

Bu iste'dodli va jasur odamning asosiy g'oyalari, chizmalari va hisob-kitoblari olingan yanada rivojlantirish ularni sayyoralararo aloqalar uchun ishlatishni taklif qilgan K.E. Tsiolkovskiyning asarlarida. 1903 yildan 1914 yilgacha u bir qator asarlarni nashr etdi, unda u koinotni o'rganish uchun reaktiv harakatni qo'llash imkoniyatini ishonchli isbotlaydi va ko'p bosqichli raketalardan foydalanish maqsadga muvofiqligini asoslaydi.

Tsiolkovskiyning ko'pgina ilmiy ishlanmalari hozirgi kungacha raketasozlikda qo'llaniladi.

Biologik raketalar

Bu hatto qanday paydo bo'ldi o'zingizning reaktiv oqimingizdan boshlab harakatlanish g'oyasi? Ehtimol, dengiz hayotini diqqat bilan kuzatib, qirg'oq zonalari aholisi bu hayvonot dunyosida qanday sodir bo'lishini payqashgan.

Masalan, chig'anoq uning klapanlarini tez siqish paytida qobiqdan chiqarilgan suv oqimining reaktiv kuchi tufayli harakat qiladi. Ammo u hech qachon eng tez suzuvchilar - kalamar bilan tenglasha olmaydi.

Ularning raketaga o'xshash jismlari dumini oldinga siljitib, maxsus voronkadan saqlangan suvni chiqarib yuboradi. xuddi shu printsip bo'yicha harakat qilish, ularning shaffof gumbazini qisqartirish orqali suvni siqib chiqarish.

Tabiat "reaktiv dvigatel" va o'simlik bilan ta'minlangan "bodringni chayqash". Uning mevalari to'liq pishganida, eng kichik teginishga javoban, u urug'lar bilan kleykovina chiqaradi. Xomilaning o'zi 12 m gacha bo'lgan masofaga qarama-qarshi tomonga tashlanadi!

Dengiz hayoti ham, o'simliklar ham ushbu sayohat usulining fizik qonunlarini bilishmaydi. Biz buni aniqlashga harakat qilamiz.

Reaktiv harakat tamoyilining fizik asoslari

Avval eng oddiy tajribaga murojaat qilaylik. Kauchuk to'pni puflang va bog'lamasdan, erkin parvozga boraylik. To'pning tez harakati undan chiqadigan havo oqimi etarlicha kuchli bo'lsa, davom etadi.

Ushbu eksperiment natijalarini tushuntirish uchun qonun III ga murojaat qilishimiz kerak ikkita jism kattaligi teng va yo'nalishi qarama-qarshi kuchlar bilan o'zaro ta'sir qiladi. Binobarin, to'pning undan chiqib ketayotgan havo oqimlariga ta'sir qiladigan kuchi havo to'pni o'zidan uzoqlashtirgan kuchga teng bo'ladi.

Keling, bu fikrni raketaga o'tkazamiz. Ushbu qurilmalar o'z massalarining bir qismini katta tezlikda tashlaydi, buning natijasida ular o'zlari teskari yo'nalishda tezlanishni oladilar.

Fizika nuqtai nazaridan, bu jarayon impulsning saqlanish qonuni bilan aniq tushuntiriladi. Impuls - bu tana massasining tezligiga (mv) ko'paytmasi Raketa tinch holatda bo'lganda, uning tezligi va impulsi nolga teng. Agar undan reaktiv oqim chiqarib yuborilsa, unda qolgan qism impulsning saqlanish qonuniga ko'ra, umumiy impuls hali ham nolga teng bo'ladigan tezlikka ega bo'lishi kerak.

Keling, formulalarga murojaat qilaylik:

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

m g v g = - m p v p,

qayerda m g v g gazlar oqimi tomonidan yaratilgan impuls, m p v p raketa tomonidan qabul qilingan impuls.

Minus belgisi raketa va reaktivning harakat yo'nalishi qarama-qarshi ekanligini ko'rsatadi.

Reaktiv dvigatelning qurilmasi va ishlash printsipi

Texnologiyada reaktiv dvigatellar samolyotlarni, raketalarni harakatga keltiradi va kosmik kemalarni orbitaga chiqaradi. Maqsadga qarab, ular boshqa qurilmaga ega. Ammo ularning har birida yoqilg'i ta'minoti, uning yonishi uchun kamera va jet oqimini tezlashtiradigan ko'krak bor.

Sayyoralararo avtomatik stansiyalar, shuningdek, asboblar bo'limi va astronavtlar hayotini ta'minlash tizimiga ega kabinalar bilan jihozlangan.

Zamonaviy kosmik raketalar murakkab, ko'p bosqichli samolyotlar bo'lib, ular muhandislik sohasidagi eng so'nggi yutuqlardan foydalanadilar. Ishga tushirilgandan so'ng, quyi bosqichdagi yoqilg'i birinchi navbatda yonadi, shundan so'ng u raketadan ajralib chiqadi, uning umumiy massasini kamaytiradi va tezligini oshiradi.

Keyin ikkinchi bosqichda yoqilg'i sarflanadi va hokazo.Nihoyat, samolyot oldindan belgilangan traektoriyaga keltiriladi va o'zining mustaqil parvozini boshlaydi.

Keling, bir oz orzu qilaylik

Buyuk xayolparast va olim K.E.Tsiolkovskiy kelajak avlodlarga reaktiv dvigatellar insoniyatga yer atmosferasidan chiqib, koinotga shoshilish imkonini beradi, degan ishonchni berdi. Uning bashorati amalga oshdi. Oy va hatto uzoq kometalar kosmik kemalar tomonidan muvaffaqiyatli o'rganilmoqda.

Astronavtikada suyuq reaktiv dvigatellardan foydalaniladi. Yoqilg'i sifatida neft mahsulotlarini ishlatish, lekin ularning yordami bilan olinishi mumkin bo'lgan tezliklar juda uzoq parvozlar uchun etarli emas.

Balki siz, aziz o'quvchilarimiz, yadroviy, termoyadroviy yoki ionli reaktiv dvigatelli transport vositalarida yer aholisining boshqa galaktikalarga parvozlariga guvoh bo'larsiz.

Agar bu xabar siz uchun foydali bo'lsa, sizni ko'rganimdan xursandman.

Reaktiv harakatni ko'rib chiqishda impulsning saqlanish qonuni katta ahamiyatga ega.
ostida reaktiv harakat tananing harakatini tushunish, uning ba'zi bir qismi unga nisbatan ma'lum bir tezlikda ajratilganda, masalan, yonish mahsulotlari reaktiv samolyot nozulidan oqib chiqayotganda. Bu holda, deb atalmish Reaktiv kuch tanani itarib yuborish.
Reaktiv kuchning o'ziga xos xususiyati shundaki, u tashqi jismlar bilan hech qanday o'zaro ta'sir qilmasdan tizim qismlarining o'zaro ta'siri natijasida paydo bo'ladi.
Masalan, piyodaga, kemaga yoki samolyotga tezlanishni beruvchi kuch faqat ushbu jismlarning yer, suv yoki havo bilan o'zaro ta'siri tufayli paydo bo'ladi.

Shunday qilib, tananing harakatini suyuqlik yoki gaz oqimining chiqishi natijasida olish mumkin.

Tabiatda reaktiv harakat asosan suv muhitida yashovchi tirik organizmlarga xosdir.

Texnologiyada reaktiv harakatlanish daryo transportida (reaktiv dvigatellar), avtomobilsozlikda (poyga avtomobillarida), harbiy ishlarda, aviatsiya va kosmonavtikada qo'llaniladi.
Barcha zamonaviy tezyurar samolyotlar reaktiv dvigatellar bilan jihozlangan. ular kerakli parvoz tezligini ta'minlay oladilar.
Kosmosda reaktiv dvigatellardan boshqa dvigatellardan foydalanish mumkin emas, chunki tezlashuvni olish mumkin bo'lgan yordam yo'q.

Reaktiv texnikaning rivojlanish tarixi

Rossiya harbiy raketasini yaratuvchisi artilleriyachi olim K.I. Konstantinov. Og'irligi 80 kg bo'lgan Konstantinov raketasi masofasi 4 km ga yetdi.

Samolyotda reaktiv harakatni qo'llash g'oyasi, reaktiv aeronavtika qurilmasi loyihasi 1881 yilda N.I. Kibalchich.

1903 yilda mashhur fizik K.E. Tsiolkovskiy sayyoralararo fazoda parvoz qilish imkoniyatini isbotladi va suyuq reaktiv dvigatelli birinchi raketa samolyoti loyihasini ishlab chiqdi.

K.E. Tsiolkovskiy bir qator raketalardan tashkil topgan kosmik raketa poyezdini ishlab chiqdi, ular o'z navbatida ishlaydi va yoqilg'i tugashi bilan yo'qoladi.

Reaktiv dvigatellardan foydalanish tamoyillari

Har qanday reaktiv dvigatelning yuragi yonish kamerasi bo'lib, unda yoqilg'ining yonishi paytida juda yuqori haroratga ega bo'lgan va kameraning devorlariga bosim o'tkazadigan gazlar hosil bo'ladi. Gazlar tor raketa nayidan yuqori tezlikda chiqariladi va reaktiv zarba hosil qiladi. Impulsning saqlanish qonuniga muvofiq, raketa teskari yo'nalishda tezlikka ega bo'ladi.

Tizimning impulsi (raketa yonish mahsulotlari) nol bo'lib qoladi. Raketaning massasi pasayganligi sababli, gaz oqimining doimiy tezligida ham uning tezligi oshib, asta-sekin maksimal qiymatga etadi.
Raketaning harakati o'zgaruvchan massa jismining harakatiga misoldir. Uning tezligini hisoblash uchun impulsning saqlanish qonunidan foydalaniladi.

Reaktiv dvigatellar raketa dvigatellari va reaktiv dvigatellarga bo'linadi.

Raketa dvigatellari qattiq yoki suyuq yoqilg'i hisoblanadi.
Qattiq dvigatelli raketa dvigatellarida yonuvchi va oksidlovchi moddalarni o'z ichiga olgan yoqilg'i dvigatelning yonish kamerasining ichki qismiga tashlanadi.
V suyuq reaktiv dvigatellar kosmik kemalarni ishga tushirish uchun mo'ljallangan, yoqilg'i va oksidlovchi maxsus tanklarda alohida saqlanadi va nasoslar yordamida yonish kamerasiga quyiladi. Ular yoqilg'i sifatida kerosin, benzin, spirt, suyuq vodorod va boshqalarni ishlatishlari mumkin, suyuq kislorod esa yonish uchun zarur bo'lgan oksidlovchi vosita sifatida ishlatilishi mumkin. azot kislotasi, va boshq.

Zamonaviy uch bosqichli kosmik raketalar vertikal ravishda uchiriladi va ular atmosferaning zich qatlamlaridan o'tib, ma'lum bir yo'nalishda parvozga o'tkaziladi. Har bir raketa bosqichida o'z yoqilg'i baki va oksidlovchi idishi, shuningdek, o'zining reaktiv dvigateli mavjud. Yoqilg'i yoqilganda, ishlatilgan raketa bosqichlari tashlanadi.

Havo reaktiv dvigatellari hozirda asosan samolyotlarda qo'llaniladi. Ularning raketa dvigatellaridan asosiy farqi shundaki, atmosferadan dvigatelga kiradigan havo kislorodi yoqilg'ining yonishi uchun oksidlovchi bo'lib xizmat qiladi.
Havo-reaktiv dvigatellarga eksenel va markazdan qochma kompressorli turbomotorli dvigatellar kiradi.
Bunday dvigatellardagi havo gaz turbinasi tomonidan boshqariladigan kompressor tomonidan tortiladi va siqiladi. Yonish kamerasidan chiqadigan gazlar reaktiv surish kuchini hosil qiladi va turbina rotorini aylantiradi.

Juda yuqori parvoz tezligida yonish kamerasidagi gazlarning siqilishi kelayotgan havo oqimi tufayli amalga oshirilishi mumkin. Kompressorga ehtiyoj yo'q.

Bajarildi:
Talaba
1-121-guruhlar
Okuneva Alena
Tekshirildi:
P.L.Vineaminovna

Perevoz shahri
2011 yil
Tarkib:

Kirish: bu nima Reaktiv harakat………………………………………………………… …..…………………………………..3
Impulsning saqlanish qonuni ………………………………………………………………… .4
Tabiatda reaktiv harakatni qo'llash ………………………… …….… .... 5
Reaktiv harakatni texnologiyada qo'llash …………………………… …….… .6
"Qit'alararo raketa" reaktiv qo'zg'oloni ………… .. …………… 7
Reaktiv dvigatelning jismoniy asoslari..................... .................... 8
Reaktiv dvigatellarning tasnifi va ulardan foydalanish xususiyatlari ……………………………………………………………………………………………………….
Samolyotni loyihalash va yaratish xususiyatlari ... .. ... 10
Xulosa ………………………………………………………………………………………………… .11
Foydalanilgan adabiyotlar ro‘yxati…………………………………………………

"Reaktiv harakat"
Reaktiv harakat - bu jismning ba'zi qismlarining ma'lum tezlik bilan undan ajralishi tufayli harakatlanishi. Reaktiv harakat impulsning saqlanish qonuni asosida tavsiflanadi.
Hozirda samolyotlarda, raketalarda va kosmik raketalarda qo'llaniladigan reaktiv harakat sakkizoyoq, kalamar, krevetka, meduzalarga xosdir - bularning barchasi istisnosiz suzish uchun tashlangan suv oqimining reaktsiyasidan (qaytib ketishdan) foydalanadi.
Reaktiv harakat misollarini o'simlik dunyosida ham topish mumkin.
Janubiy mamlakatlarda "aqldan ozgan bodring" deb nomlangan o'simlik mavjud. Faqat bodringga o'xshash pishgan mevaga ozgina teginish kerak, chunki u poyadan tiklanadi va mevadan hosil bo'lgan teshikdan urug'li suyuqlik favvora bilan 10 m / s tezlikda uchadi. .

Bodringning o'zi qarama-qarshi tomonga uchib ketadi. Aqldan ozgan bodring (aks holda u "xonimning to'pponchasi" deb ataladi) 12 m dan oshadi.

"Impulsning saqlanish qonuni"
Yopiq tizimda tizimga kiritilgan barcha jismlarning impulslarining vektor yig'indisi ushbu tizim jismlari orasidagi har qanday o'zaro ta'sir uchun doimiy bo'lib qoladi.
Tabiatning bu asosiy qonuni impulsning saqlanish qonuni deyiladi. Bu Nyutonning ikkinchi va uchinchi qonunlarining natijasidir. Yopiq tizimning bir qismi bo'lgan ikkita o'zaro ta'sir qiluvchi jismni ko'rib chiqing.
Bu jismlar orasidagi o'zaro ta'sir kuchlari quyidagicha belgilanadi va Nyutonning uchinchi qonuniga ko'ra Agar bu jismlar t vaqt ichida o'zaro ta'sir qilsa, u holda o'zaro ta'sir kuchlarining impulslari kattaligi bo'yicha bir xil bo'ladi va qarama-qarshi yo'nalishda yo'naltiriladi: Nyutonning ikkinchi qonunini qo'llaymiz. ushbu organlarga:

"Tabiatda reaktiv harakatdan foydalanish"
Jet harakatini ko'plab mollyuskalar - sakkizoyoqlar, kalamar, murabbo baliqlari qo'llaydi. Masalan, qisqichbaqasimon mollyuska klapanlari keskin siqilganda qobiqdan chiqarilgan suv oqimining reaktiv kuchi tufayli oldinga siljiydi.

Sakkizoyoq
Murakkab baliqlar, ko'pchilik sefalopodlar singari, suvda quyidagi tarzda harakat qiladi. U lateral tirqish va tananing oldidagi maxsus voronka orqali gill bo'shlig'iga suv tortadi, so'ngra voronka orqali suv oqimini kuchli ravishda chiqarib yuboradi. Baliq balig'i huni trubkasini yon tomonga yoki orqaga yo'naltiradi va undan suvni tez siqib chiqaradi, turli yo'nalishlarda harakatlanishi mumkin.
Salpa - shaffof tanasi bo'lgan dengiz hayvonidir, u harakatlanayotganda oldingi teshikdan suv oladi va suv keng bo'shliqqa kiradi, uning ichida gillalar diagonal ravishda cho'zilgan. Hayvon suvdan uzoq qultum olishi bilan teshik yopiladi. Keyin salpaning uzunlamasına va ko'ndalang muskullari qisqaradi, butun tana qisqaradi va orqa teshikdan suv tashqariga chiqariladi. Oqayotgan jetning reaktsiyasi salpani oldinga siljitadi. Eng katta qiziqish - kalamar reaktiv dvigateli. Kalamar okean tubidagi eng yirik umurtqasiz hayvonlardir. Squids reaktiv navigatsiyada eng yuqori mukammallikka erishdi. Ularning tanalari hatto tashqi shakllari bilan raketani nusxalashadi. Impulsning saqlanish qonunini bilib, siz ochiq fazoda o'zingizning harakat tezligingizni o'zgartirishingiz mumkin. Agar siz qayiqda bo'lsangiz va bir nechta og'ir toshlarga ega bo'lsangiz, unda ma'lum bir yo'nalishda tosh otish orqali siz teskari yo'nalishda harakat qilasiz. Kosmosda ham xuddi shunday bo'ladi, lekin u erda ular buning uchun reaktiv dvigatellardan foydalanadilar.

"Texnologiyada reaktiv harakatdan foydalanish"
Miloddan avvalgi birinchi ming yillikning oxirida Xitoy raketalarni harakatga keltiradigan reaktiv dvigatelni ixtiro qildi - porox bilan to'ldirilgan bambuk naychalari, ular ham o'yin-kulgi sifatida ishlatilgan. Avtomobillarning birinchi loyihalaridan biri ham reaktiv dvigatelli edi va bu loyiha Nyutonga tegishli edi.
Inson parvozi uchun mo'ljallangan dunyodagi birinchi reaktiv samolyot loyihasining muallifi rus inqilobchisi N.I. Kibalchich. U 1881 yil 3 aprelda imperator Aleksandr II ga suiqasd uyushtirishda ishtirok etgani uchun qatl etilgan. U o'lim hukmidan keyin o'z loyihasini qamoqxonada ishlab chiqdi. Kibalchich shunday deb yozgan edi: “Qamoqxonada, o'limidan bir necha kun oldin, men ushbu loyihani yozyapman. Men o‘z g‘oyamning amalga oshishiga ishonaman va bu ishonch meni dahshatli ahvolimda qo‘llab-quvvatlaydi... G‘oyam men bilan birga yo‘q bo‘lib ketmasligini bilib, xotirjamlik bilan o‘limga duch kelaman”.
Kosmik parvozlar uchun raketalardan foydalanish g'oyasi shu asrning boshlarida rus olimi Konstantin Eduardovich Tsiolkovskiy tomonidan taklif qilingan. 1903 yilda Kaluga gimnaziyasi o'qituvchisi K.E. Tsiolkovskiy "Jahon fazolarini reaktiv qurilmalar yordamida o'rganish". Bu ish kosmonavtika uchun eng muhim matematik tenglamani o'z ichiga olgan bo'lib, hozirda "Tsiolkovskiy formulasi" nomi bilan mashhur bo'lib, u o'zgaruvchan massali jismning harakatini tasvirlaydi. Keyinchalik u suyuq yoqilg'ida ishlaydigan raketa dvigatelining sxemasini ishlab chiqdi, ko'p bosqichli raketa dizaynini taklif qildi va Yerga yaqin orbitada butun kosmik shaharlarni yaratish imkoniyati g'oyasini bildirdi. U tortishish kuchini engishga qodir yagona qurilma raketa ekanligini ko'rsatdi, ya'ni. yonilg'i va qurilmaning o'zida joylashgan oksidlovchidan foydalanadigan reaktiv dvigatelli apparat. Sovet raketalari birinchi bo‘lib Oyga yetib keldi, Oyni aylanib chiqdi va Yerdan uning ko‘rinmas tomonini suratga oldi, birinchi bo‘lib Venera sayyorasiga yetib keldi va uning yuzasiga ilmiy asboblarni yetkazdi. 1986 yilda ikkita sovet kosmik kemasi Vega-1 va Vega-2 Halley kometasini yaqin masofadan o'rganib chiqdi va har 76 yilda bir marta Quyoshga yaqinlashdi.

Reaktiv qo'zg'alish "Qit'alararo raketa"
Insoniyat doimo koinotga sayohat qilishni orzu qilgan. Badiiy yozuvchilar, olimlar, xayolparastlar bu maqsadga erishish uchun turli xil vositalarni taklif qilishdi. Ammo inson ixtiyorida bo‘lgan, uning yordamida ko‘p asrlar davomida tortishish kuchini yengib, koinotga uchish mumkin bo‘lgan yagona vositani na bir olim, na fantast yozuvchi o‘ylab topmagan. K.E. Tsiolkovskiy - kosmik parvozlar nazariyasi asoschisi.
Birinchi marta ko'pchilikning orzu va intilishlarini haqiqatga birinchi bo'lib rus olimi Konstantin Eduardovich Tsiolkovskiy (1857-1935) yaqinlashtirdi, u tortishish kuchini engishga qodir yagona qurilma raketa ekanligini ko'rsatdi, u birinchi bo'lib Raketadan koinotga, yer atmosferasidan tashqariga va quyosh tizimining boshqa sayyoralariga parvozlar uchun foydalanish imkoniyatini ilmiy isbotlash. Tsoilkovskiy raketani yonilg'i va oksidlovchidan foydalanadigan reaktiv dvigatelli apparat deb atagan.
Fizika kursidan ma'lumki, quroldan otish orqaga qaytish bilan birga keladi. Nyuton qonunlariga ko'ra, o'q va qurolning massasi bir xil bo'lsa, turli yo'nalishlarda bir xil tezlikda uchar edi. Gazlarning rad etilgan massasi reaktiv kuchni hosil qiladi, buning natijasida havoda ham, havosiz bo'shliqda ham harakatni ta'minlash mumkin, shuning uchun orqaga qaytish sodir bo'ladi. Orqaga qaytish kuchi bizning elkamiz tomonidan qanchalik ko'p sezilsa, chiqadigan gazlarning massasi va tezligi shunchalik katta bo'ladi va natijada qurolning reaktsiyasi qanchalik kuchli bo'lsa, reaktiv kuch shunchalik katta bo'ladi. Bu hodisalar impulsning saqlanish qonuni bilan izohlanadi:
yopiq sistemani tashkil etuvchi jismlar momentlarining vektor (geometrik) yig’indisi tizim jismlarining har qanday harakati va o’zaro ta’siri uchun doimiy bo’lib qoladi.
Tsiolkovskiyning taqdim etilgan formulasi zamonaviy raketalarning butun hisob-kitobiga asoslanadigan asosdir. Tsiolkovskiy raqami - yoqilg'i massasining dvigatel ishining oxiridagi raketa massasiga - bo'sh raketa og'irligiga nisbati.
Shunday qilib, biz raketaning erishish mumkin bo'lgan maksimal tezligi, birinchi navbatda, gazlarning ko'krakdan chiqish tezligiga bog'liqligini aniqladik. Va ko'krak gazining chiqishi tezligi, o'z navbatida, yoqilg'i turiga va gaz oqimining haroratiga bog'liq. Bu shuni anglatadiki, harorat qanchalik yuqori bo'lsa, tezlik ham shunchalik yuqori bo'ladi. Keyin, haqiqiy raketa uchun siz eng ko'p issiqlikni beradigan eng yuqori kaloriya yoqilg'ini tanlashingiz kerak. Formula shuni ko'rsatadiki, raketa tezligi, boshqa narsalar qatori, raketaning dastlabki va yakuniy massasiga, uning og'irligining qancha qismi yoqilg'iga to'g'ri kelishiga va qanchasi foydasiz (parvoz tezligi bo'yicha) tuzilmalarga bog'liq: tana, mexanizmlar va boshqalar.
Kosmik raketaning tezligini aniqlash uchun Tsiolkovskiyning ushbu formulasidan kelib chiqadigan asosiy xulosa shundan iboratki, havosiz kosmosda raketa katta tezlikda rivojlanadi, gazlar oqimining tezligi va Tsiolkovskiy soni shunchalik ko'p bo'ladi.

"Reaktiv dvigatelning jismoniy asoslari"
Har xil turdagi zamonaviy kuchli reaktiv dvigatellar to'g'ridan-to'g'ri reaktsiya printsipiga asoslanadi, ya'ni. dvigateldan, odatda, cho'g'lanma gazlardan oqib chiqadigan "ishchi modda" jetining reaktsiyasi (orqaga qaytishi) shaklida harakatlantiruvchi kuch (yoki surish) yaratish printsipi. Barcha motorlarda ikkita energiya konvertatsiya jarayoni mavjud. Birinchidan, yoqilg'ining kimyoviy energiyasi yonish mahsulotlarining issiqlik energiyasiga aylanadi, so'ngra issiqlik energiyasi mexanik ishlarni bajarish uchun ishlatiladi. Bunday dvigatellarga avtomobillarning porshenli dvigatellari, teplovozlar, elektrostantsiyalarning bug' va gaz turbinalari va boshqalar kiradi. Issiqlik dvigatelida katta issiqlik energiyasini o'z ichiga olgan issiq gazlar hosil bo'lgandan so'ng, bu energiya mexanik energiyaga aylanishi kerak. Axir, dvigatellar bajarish uchun ishlatiladi mexanik ish, biror narsani "harakat qilish" uchun, uni harakatga keltirish uchun elektr stantsiyasiga, teplovozga, avtomobilga yoki samolyotga chizmalarni qo'shish uchun so'rov bo'yicha dinamo-mashinami, muhim emas. Gazlarning issiqlik energiyasi mexanik energiyaga o'tishi uchun ularning hajmi oshishi kerak. Ushbu kengayish bilan gazlar o'zlarining ichki va issiqlik energiyasini iste'mol qiladigan ishni bajaradilar.
Jet ko'krak turli shakllarga ega bo'lishi mumkin va bundan tashqari, dvigatel turiga qarab turli xil dizaynlar mavjud. Asosiysi, gazlarning dvigateldan chiqib ketish tezligi. Agar bu chiqish tezligi chiqadigan gazlarda tovush to'lqinlarining tarqalish tezligidan oshmasa, u holda ko'krak oddiy silindrsimon yoki torayadigan quvur segmentidir. Agar chiqish tezligi tovush tezligidan oshib ketishi kerak bo'lsa, u holda ko'krak kengaytiruvchi trubka shaklini beradi yoki birinchi navbatda torayib, keyin kengayadi (Lovely nozzle). Nazariya va tajriba shuni ko'rsatadiki, faqat shunday shakldagi quvurda gazni tovushdan yuqori tezlikka tezlashtirish va "tovush to'sig'ini" bosib o'tish mumkin.

"Reaktiv dvigatellarning tasnifi va ulardan foydalanish xususiyatlari"
Biroq, bu qudratli magistral, to'g'ridan-to'g'ri reaktsiya printsipi, reaktiv dvigatellar oilasining "oila daraxti" ning ulkan tojini tug'dirdi. To'g'ridan-to'g'ri reaktsiyaning "magistral" ni tojlash, uning tojining asosiy shoxlari bilan tanishish. Ko'p o'tmay, rasmdan ko'rib turganingizdek (pastga qarang), bu magistral xuddi chaqmoq urishi bilan ikkiga bo'lingan. Ikkala yangi magistral ham teng darajada kuchli tojlar bilan bezatilgan. Ushbu bo'linish barcha "kimyoviy" reaktiv dvigatellar o'z ishlari uchun atrof-muhit havosidan foydalanadimi yoki yo'qligiga qarab ikki sinfga bo'linganligi bilan bog'liq edi.
Boshqa turdagi kompressor bo'lmagan dvigatelda, ramjet, hatto bu valf panjarasi ham yo'q va yuqori tezlikli bosim natijasida yonish kamerasidagi bosim ortadi, ya'ni. parvoz paytida dvigatelga kiruvchi kelayotgan havo oqimini tormozlash. Bunday dvigatel faqat samolyot etarlicha yuqori tezlikda uchayotganda ishlashga qodir ekanligi aniq, u to'xtash joyida kuchni rivojlantirmaydi. Ammo boshqa tomondan, juda yuqori tezlikda, tovush tezligidan 4-5 barobar yuqori tezlikda, ramjet dvigateli bu sharoitda boshqa har qanday "kimyoviy" reaktiv dvigatelga qaraganda juda yuqori surilishni rivojlantiradi va kamroq yoqilg'i sarflaydi. Shuning uchun ramjet dvigatellari.
va hokazo.................

Ko'pchilik uchun "reaktiv harakat" tushunchasi fan va texnikaning, xususan, fizikaning zamonaviy yutuqlari bilan chambarchas bog'liq bo'lib, ularning boshlarida mashhur reaktiv dvigatellar yordamida tovushdan tez tezlikda uchadigan reaktiv samolyotlar yoki hatto kosmik kemalarning tasvirlari paydo bo'ladi. Darhaqiqat, reaktiv harakatlanish hodisasi hatto insonning o'zidan ham qadimiyroqdir, chunki u bizdan odamlardan ancha oldin paydo bo'lgan. Ha, reaktiv qo'zg'alish tabiatda faol namoyon bo'ladi: meduzalar va qisqichbaqalar bugungi kunda zamonaviy tovushdan tez reaktiv samolyotlar uchadigan printsip bo'yicha millionlab yillar davomida dengiz tubida suzishgan.

Reaktiv harakatlanish tarixi

Qadim zamonlardan beri turli olimlar tabiatda reaktiv harakatlanish hodisalarini kuzatishgan, shuning uchun qadimgi yunon matematigi va mexaniki Heron u haqida hammadan oldin yozgan, ammo u hech qachon nazariya doirasidan tashqariga chiqmagan.

Agar biz reaktiv dvigatelning amaliy qo'llanilishi haqida gapiradigan bo'lsak, bu erda birinchi bo'lib ixtirochi xitoyliklar paydo bo'ldi. Taxminan 13-asrda ular birinchi raketalarni ixtiro qilishda ahtapotlar va baliqlarning harakatlanish printsipini o'zlashtirib olishdi, ular otashinlar uchun ham, harbiy harakatlar uchun ham (jangovar va signal quroli sifatida) foydalana boshladilar. Biroz vaqt o'tgach, xitoylarning bu foydali ixtirosi arablar tomonidan qabul qilindi va ulardan allaqachon evropaliklar.

Albatta, birinchi shartli raketa raketalari nisbatan ibtidoiy dizaynga ega edi va bir necha asrlar davomida ular deyarli hech qanday tarzda rivojlanmagan, go'yo reaktiv qo'zg'alishning rivojlanish tarixi to'xtab qolganga o'xshaydi. Bu masalada yutuq faqat 19-asrda sodir bo'ldi.

Reaktiv harakatni kim kashf etgan?

Ehtimol, "yangi zamonda" reaktiv dvigatelni kashf etuvchining yutuqlari nafaqat rus iqtidorli ixtirochi, balki inqilobchi Narodnaya Volya Nikolay Kibalchichga ham berilishi mumkin. U o'zining reaktiv dvigateli va odamlar uchun samolyot loyihasini chor qamoqxonasida o'tirganida yaratgan. Keyinchalik, Kibalchich inqilobiy faoliyati uchun qatl etildi va uning loyihasi chor maxfiy politsiyasi arxivlari javonlarida chang to'plashda qoldi.

Keyinchalik Kibalchichning bu yoʻnalishdagi ishlari yana bir isteʼdodli olim K.E.Tsiolkovskiyning asarlari bilan topildi va toʻldiriladi. 1903 yildan 1914 yilgacha u bir qator asarlarni nashr etdi, ularda u koinotni o'rganish uchun kosmik kemalarni yaratishda reaktiv harakatdan foydalanish imkoniyatini ishonchli tarzda isbotladi. Shuningdek, u ko'p bosqichli raketalardan foydalanish tamoyilini shakllantirdi. Bugungi kunga qadar Tsiolkovskiyning ko'plab g'oyalari raketada qo'llaniladi.

Tabiatdagi reaktiv harakatga misollar

Albatta, dengizda suzayotganda siz meduzalarni ko'rgansiz, lekin siz bu ajoyib (va, bundan tashqari, sekin) mavjudotlar reaktiv qo'zg'alish yordamida aniq harakat qilishadi deb o'ylamagansiz. Ya'ni, shaffof gumbazini kichraytirish orqali ular meduzalar uchun o'ziga xos "reaktiv dvigatel" bo'lib xizmat qiladigan suvni siqib chiqaradilar.

Murakkab baliq ham xuddi shunday harakat mexanizmiga ega - tanasi oldidagi maxsus voronka orqali va lateral tirqish orqali u o'zining gill bo'shlig'iga suv tortadi, so'ngra uni orqaga yoki yon tomonga yo'naltirilgan holda shiddat bilan tashqariga chiqaradi. kerakli qisqichbaqasimon baliqning harakat yo'nalishi).

Ammo tabiat tomonidan yaratilgan eng qiziqarli reaktiv dvigatel kalamarda joylashgan bo'lib, uni haqli ravishda "tirik torpedalar" deb atash mumkin. Axir, hatto bu hayvonlarning tanasi ham o'z shaklida raketaga o'xshaydi, garchi aslida hamma narsa aksincha - bu raketa o'zining dizayni bilan kalamar tanasini ko'chiradi.

Agar kalamar tezda uloqtirishi kerak bo'lsa, u o'zining tabiiy reaktiv dvigatelidan foydalanadi. Uning tanasi mantiya, maxsus mushak to'qimasi bilan o'ralgan va butun kalamar hajmining yarmi u suv so'radigan mantiya bo'shlig'iga to'g'ri keladi. Keyin u to'satdan to'plangan suv oqimini tor ko'krak orqali uloqtiradi, shu bilan birga o'nta chodirni boshiga yig'ib, soddalashtirilgan shaklga ega bo'ladi. Bunday ilg'or reaktiv navigatsiya tufayli kalamar soatiga 60-70 km ta'sirchan tezlikka erisha oladi.

Tabiatda reaktiv dvigatel egalari orasida o'simliklar mavjud, ya'ni "aqldan ozgan bodring". Uning mevalari pishganida, eng engil teginishga javoban, u urug'lar bilan kleykovina chiqaradi

Reaktiv harakat qonuni

Squidlar, "aqldan ozgan bodringlar", meduzalar va boshqa qisqichbaqalar qadim zamonlardan beri uning jismoniy mohiyati haqida o'ylamasdan reaktiv harakatdan foydalanganlar, ammo biz reaktiv harakatning mohiyati nima ekanligini, qanday harakat reaktiv deb ataladiganligini aniqlashga harakat qilamiz. va unga ta'rif bering.

Boshlash uchun siz oddiy tajribaga murojaat qilishingiz mumkin - agar siz oddiy sharni havo bilan puflasangiz va uni bog'lamasdan, u uchib ketsa, u havo tugamaguncha tez uchadi. Bu hodisa Nyutonning uchinchi qonuni bilan izohlanadi, ya'ni ikki jism kattaligi teng va yo'nalishi bo'yicha qarama-qarshi kuchlar bilan o'zaro ta'sir qiladi.

Ya'ni, to'pning undan qochib chiqayotgan havo oqimlariga ta'sir qilish kuchi havo to'pni o'zidan uzoqlashtirgan kuchga teng. Raketa to'pga o'xshash tarzda ishlaydi, u yuqori tezlikda o'z massasining bir qismini tashqariga chiqarib yuboradi va teskari yo'nalishda kuchli tezlanish oladi.

Impulsning saqlanish qonuni va reaktiv harakat

Fizika reaktiv harakatlanish jarayonini tushuntiradi. Impuls - bu tana massasining tezligiga (mv) ko'paytmasi. Raketa tinch holatda bo'lganda, uning impulsi va tezligi nolga teng. Undan reaktiv oqim chiqarila boshlaganda, qolganlari impulsning saqlanish qonuniga ko'ra shunday tezlikka ega bo'lishi kerakki, bunda umumiy impuls hali ham nolga teng bo'ladi.

Reaktiv harakat formulasi

Umuman olganda, reaktiv harakatni quyidagi formula bilan tavsiflash mumkin:
m s v s + m p v p = 0
m s v s = -m p v p

bu yerda m s v s - gaz oqimi yaratgan impuls, m p v p - raketa tomonidan qabul qilingan impuls.

Minus belgisi raketaning harakat yo'nalishi va reaktiv harakatining kuchi qarama-qarshi ekanligini ko'rsatadi.

Texnologiyada reaktiv harakat - reaktiv dvigatelning ishlash printsipi

V zamonaviy texnologiya reaktiv dvigatellar samolyotlar va kosmik kemalarni harakatga keltirganidek, reaktiv harakat juda muhim rol o'ynaydi. Reaktiv dvigatelning haqiqiy dizayni uning hajmi va maqsadiga qarab farq qilishi mumkin. Lekin bu yoki boshqa tarzda, ularning har birida bor

• yoqilg'i ta'minoti,
• yoqilg'i yonish kamerasi,
• nozul, uning vazifasi jet oqimini tezlashtirishdir.

Reaktiv dvigatel shunday ko'rinadi.

Tabiatda reaktiv dvigateldan foydalanish Ko'pchiligimiz hayotimizda meduzalar bilan dengizda suzish paytida uchrashganmiz. Ammo kamdan-kam odamlar meduzalar harakatlanish uchun reaktiv harakatdan foydalanadi deb o'ylashgan. Va ko'pincha reaktiv harakatdan foydalangan holda dengiz umurtqasizlarining samaradorligi texno ixtirolarga qaraganda ancha yuqori.

Murakkab baliq Ko'pchilik sefalopodlar kabi murabbo baliqlari suvda quyidagi tarzda harakat qiladi. U lateral tirqish va tananing oldidagi maxsus voronka orqali gill bo'shlig'iga suv tortadi, so'ngra voronka orqali suv oqimini kuchli ravishda chiqarib yuboradi. Baliq balig'i huni trubkasini yon tomonga yoki orqaga yo'naltiradi va undan suvni tez siqib chiqaradi, turli yo'nalishlarda harakatlanishi mumkin.

Squid Squid - okean tubidagi eng katta umurtqasiz hayvonlar. U reaktiv qo'zg'alish printsipi bo'yicha harakat qiladi, suvni o'ziga singdiradi va keyin uni maxsus teshik - "voni" orqali juda katta kuch bilan itaradi va yuqori tezlikda (taxminan 70 km / soat) orqaga siljiydi. Bunday holda, kalamarning barcha o'nta chodirlari boshning tepasida tugunga to'planadi va u soddalashtirilgan shaklga ega bo'ladi.

Flying Squid Bu seld o'lchamidagi kichik hayvondir. U baliqni shu qadar tez ta'qib qiladiki, u tez-tez suvdan sakrab chiqib, uning yuzasini o'q kabi supurib tashlaydi. Suvdagi maksimal reaktiv zarbani ishlab chiqqandan so'ng, uchuvchi kalamar havoga ko'tariladi va to'lqinlar ustida ellik metrdan ko'proq masofaga uchadi. Jonli raketa parvozining apogeyi suv ustida shu qadar balandki, uchuvchi kalamushlar ko'pincha okean kemalarining palubasiga qo'nishadi. To'rt-besh metr - bu kalamushlar osmonga ko'tariladigan rekord balandlik emas. Ba'zan ular yanada balandroq uchadilar.

Ahtapotlar ham ucha oladi. Frantsuz tabiatshunosi Jan Verani akvariumda oddiy sakkizoyoqning tezlashganini ko'rib, to'satdan suvdan orqaga sakrab chiqdi. Havoda besh metr uzunlikdagi yoyni tasvirlab bo'lgach, u yana akvariumga tushdi. Sakrash uchun tezlikni yig'ib, sakkizoyoq nafaqat reaktiv zarba tufayli harakat qildi, balki tentacles bilan ham siljiydi.

Quturgan bodring Janubiy mamlakatlarda (va bizning Qora dengiz sohilimizda ham) "aqldan ozgan bodring" deb nomlangan o'simlik o'sadi. Faqat bodringga o'xshash pishgan mevaga ozgina teginish kerak, chunki u dastanidan qaytib, mevadan hosil bo'lgan teshikdan 10 m / s gacha tezlikda urug'li suyuqlik uchib chiqadi. Aqldan ozgan bodring (aks holda u "xonimning to'pponchasi" deb ataladi) 12 m dan oshadi.