Acasă Investiție Unde se folosește propulsia cu reacție? Propulsie cu reacție în tehnologie și natură. Propulsie cu reacție în natură

Unde se folosește propulsia cu reacție? Propulsie cu reacție în tehnologie și natură. Propulsie cu reacție în natură

Ministerul Educației și Științei al Federației Ruse
FGOU SPO „Colegiul de construcții Perevozsky”
Abstract
disciplina:
Fizică
subiect: Propulsie cu reacție

Finalizat:
Student
Grupele 1-121
Okuneva Alena
Verificat:
P.L.Vineaminovna

Orașul Perevoz
2011
Conţinut:

Introducere: ce este Propulsie cu reacție………………………………………………………… …..…………………………………..3

Legea conservării impulsului………………………………………………………………………….4

Aplicarea propulsiei cu reacție în natură……………………………….…....5

Aplicarea propulsiei cu reacție în tehnologie…….………...…..….….6

Propulsie cu reacție „Rachetă intercontinentală”…………..………...…7

Baza fizică a funcționării motorului cu reacție

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

Clasificarea motoarelor cu reacție și caracteristicile utilizării lor………………………………………………………………………………….………….……..9

Caracteristici ale proiectării și creării unei aeronave…..…10

Concluzie……………………………………………………………………………………………….11

Lista referințelor………………………………………………………………… …..12

„Propulsie cu reacție”
Mișcarea reactivă este mișcarea unui corp cauzată de separarea unei părți a acestuia de acesta cu o anumită viteză. Mișcarea jetului este descrisă pe baza legii conservării impulsului.
Propulsiunea cu reacție, folosită acum în avioane, rachete și nave spațiale, este caracteristică caracatițelor, calmarilor, sepielor, meduzelor - toate, fără excepție, folosesc reacția (recul) unui curent de apă ejectat pentru înot.
Exemple de propulsie cu reacție pot fi găsite și în lumea plantelor.
În țările din sud crește o plantă numită „castravete nebun”. De îndată ce atingeți ușor un fruct copt, asemănător unui castravete, acesta sare de pe tulpină, iar prin orificiul rezultat, lichidul cu semințe zboară din fruct ca o fântână cu o viteză de până la 10 m/s.

Castraveții înșiși zboară în direcția opusă. Castravetele nebun (altfel numit „pistolul doamnelor”) trage la mai mult de 12 m.

„Legea conservării impulsului”
Într-un sistem închis, suma vectorială a impulsurilor tuturor corpurilor incluse în sistem rămâne constantă pentru orice interacțiune a corpurilor acestui sistem între ele.
Această lege fundamentală a naturii se numește legea conservării impulsului. Este o consecință a celei de-a doua și a treia legi a lui Newton. Să luăm în considerare două corpuri care interacționează care fac parte dintr-un sistem închis.
Notăm forțele de interacțiune dintre aceste corpuri prin și Conform celei de-a treia legi a lui Newton Dacă aceste corpuri interacționează în timpul t, atunci impulsurile forțelor de interacțiune sunt egale ca mărime și direcționate în direcții opuse: Să aplicăm a doua lege a lui Newton acestor corpuri. :

Această egalitate înseamnă că, ca urmare a interacțiunii dintre două corpuri, impulsul lor total nu s-a schimbat. Acum luând în considerare toate interacțiunile de perechi posibile ale corpurilor incluse într-un sistem închis, putem concluziona că forțele interne ale unui sistem închis nu pot modifica impulsul său total, adică suma vectorială a impulsului tuturor corpurilor incluse în acest sistem. O reducere semnificativă a masei de lansare a rachetelor poate fi realizată prin utilizarearachete cu mai multe etape, când etapele rachetei se separă pe măsură ce combustibilul se arde. Masele de containere care conțineau combustibil, motoare uzate, sisteme de control etc. sunt excluse din procesul de accelerare ulterioară a rachetei. Este pe calea creării de rachete economice în mai multe etape pe care o dezvoltă știința modernă a rachetelor.

„Aplicarea propulsiei cu reacție în natură”
Propulsiunea cu reacție este folosită de multe moluște - caracatițe, calmari, sepie. De exemplu, o moluște de scoici de mare se mișcă înainte datorită forței reactive a unui curent de apă aruncat din coajă în timpul unei compresii puternice a supapelor sale.

Caracatiță
Sepia, ca majoritatea cefalopodelor, se mișcă în apă în felul următor. Ea ia apă în cavitatea branhială printr-o fantă laterală și o pâlnie specială în fața corpului, apoi aruncă cu energie un curent de apă prin pâlnie. Sepia direcționează tubul pâlnie în lateral sau în spate și, storcând rapid apa din el, se poate mișca în direcții diferite.
Salpa este un animal marin cu corp transparent când se deplasează, primește apă prin deschiderea frontală, iar apa pătrunde într-o cavitate largă, în interiorul căreia branhiile sunt întinse în diagonală. Imediat ce animalul ia o înghițitură mare de apă, gaura se închide. Apoi mușchii longitudinali și transversali ai salpei se contractă, întregul corp se contractă și apa este împinsă afară prin deschiderea posterioară. Reacția jetului care scapă împinge salpa înainte. Motorul cu reacție al calmarului este de cel mai mare interes. Calamarul este cel mai mare locuitor nevertebrat din adâncurile oceanului. Calamarii au atins cea mai mare perfecțiune în navigația cu jet. Au chiar propriile lor trupuri forme exterioare copiază o rachetă. Cunoscând legea conservării impulsului, vă puteți schimba propria viteză de mișcare în spațiu deschis. Dacă ești într-o barcă și ai mai multe pietre grele, atunci aruncarea cu pietre într-o anumită direcție te va muta în direcția opusă. La fel se va întâmpla și în spațiul cosmic, dar acolo folosesc motoare cu reacție pentru asta.

„Aplicarea propulsiei cu reacție în tehnologie”
La sfârșitul primului mileniu d.Hr., China a inventat propulsia cu reacție, care a propulsat rachete - tuburi de bambus umplute cu praf de pușcă, erau folosite și ca distracție. Unul dintre primele proiecte de mașini a fost și cu un motor cu reacție și acest proiect i-a aparținut lui Newton.
Autorul primului proiect din lume al unui avion cu reacție destinat zborului uman a fost revoluționarul rus N.I. Kibalcici. A fost executat la 3 aprilie 1881 pentru participarea sa la tentativa de asasinare a împăratului Alexandru al II-lea. Și-a dezvoltat proiectul în închisoare după ce a fost condamnat la moarte. Kibalchich a scris: „În timp ce sunt în închisoare, cu câteva zile înainte de moartea mea, scriu acest proiect. Cred în fezabilitatea ideii mele, iar această credință mă susține în situația mea teribilă... Voi înfrunta cu calm moartea, știind că ideea mea nu va muri odată cu mine.”
Ideea de a folosi rachete pentru zborurile spațiale a fost propusă la începutul acestui secol de omul de știință rus Konstantin Eduardovich Tsiolkovsky. În 1903, un articol al profesorului de gimnaziu Kaluga K.E. Tsiolkovsky „Explorarea spațiilor lumii folosind instrumente reactive”. Această lucrare conținea cea mai importantă ecuație matematică pentru astronautică, cunoscută acum sub numele de „formula Tsiolkovsky”, care descrie mișcarea unui corp de masă variabilă. Ulterior, el a dezvoltat un design pentru un motor de rachetă cu combustibil lichid, a propus un design de rachetă în mai multe etape și a exprimat ideea posibilității de a crea orașe spațiale întregi pe orbită joasă a Pământului. El a arătat că singurul dispozitiv capabil să depășească gravitația este o rachetă, adică. un dispozitiv cu un motor cu reacție care utilizează combustibil și oxidant situat pe dispozitivul propriu-zis. Rachetele sovietice au fost primele care au ajuns pe Lună, au înconjurat Luna și și-au fotografiat partea invizibilă de pe Pământ și au fost primele care au ajuns pe planeta Venus și au livrat instrumente științifice la suprafața acesteia. În 1986, două nave spațiale sovietice, Vega 1 și Vega 2, au examinat îndeaproape cometa Halley, care se apropie de Soare o dată la 76 de ani.

Propulsie cu reacție „Rachetă intercontinentală”
Omenirea a visat întotdeauna să călătorească în spațiu. Scriitori - scriitori de science fiction, oameni de știință, visători - au propus o varietate de mijloace pentru a atinge acest obiectiv. Dar, timp de multe secole, nici un om de știință sau un scriitor de science fiction nu a fost capabil să inventeze singurele mijloace de care dispune o persoană prin care se poate depăși forța gravitației și zbura în spațiu. K. E. Tsiolkovsky este fondatorul teoriei zborului spațial.
Pentru prima dată, visul și aspirațiile multor oameni au fost aduse mai aproape de realitate de către omul de știință rus Konstantin Eduardovich Tsiolkovsky (1857-1935), care a arătat că singurul dispozitiv capabil să depășească gravitația este o rachetă, el a prezentat pentru prima dată dovezi științifice ale posibilității de a utiliza o rachetă pentru zboruri în spațiul cosmic, dincolo de atmosfera Pământului și către alte planete sistem solar. Tsoilkovsky a numit o rachetă un dispozitiv cu un motor cu reacție care folosește combustibilul și oxidantul de pe ea.
După cum știți de la un curs de fizică, o lovitură de la o armă este însoțită de recul. Conform legilor lui Newton, un glonț și un pistol ar zbura în direcții diferite cu aceeași viteză dacă ar avea aceeași masă. Masa ejectată de gaze creează o forță reactivă, datorită căreia se poate asigura mișcarea, atât în aer, cât și în spațiul fără aer, și astfel are loc recul. Cu cât este mai mare forța de recul pe care o simte umărul nostru, cu atât este mai mare masa și viteza gazelor care scapă și, prin urmare, cu cât reacția pistolului este mai puternică, cu atât forța reactivă este mai mare. Aceste fenomene sunt explicate prin legea conservării impulsului:
suma vectorială (geometrică) a impulsurilor corpurilor care alcătuiesc un sistem închis rămâne constantă pentru orice mișcări și interacțiuni ale corpurilor sistemului.
Formula Tsiolkovsky prezentată este baza pe care se bazează întregul calcul al rachetelor moderne. Numărul Tsiolkovsky este raportul dintre masa combustibilului și masa rachetei la sfârșitul funcționării motorului - la greutatea rachetei goale.
Astfel, am constatat că viteza maximă realizabilă a rachetei depinde în primul rând de viteza fluxului de gaz din duză. Iar debitul gazelor duzei, la rândul său, depinde de tipul de combustibil și de temperatura jetului de gaz. Aceasta înseamnă că, cu cât temperatura este mai mare, cu atât viteza este mai mare. Apoi, pentru o rachetă adevărată, trebuie să selectați combustibilul cu cea mai mare cantitate de calorii care produce cea mai mare cantitate de căldură. Formula arată că, printre altele, viteza rachetei depinde de masa inițială și finală a rachetei, de ce parte din greutatea acesteia este combustibil și ce parte este inutilă (din punct de vedere al vitezei de zbor) structuri: corp, mecanisme etc. d.
Concluzia principală din această formulă Tsiolkovsky pentru determinarea vitezei unei rachete spațiale este că, în spațiul fără aer, racheta se va dezvolta cu cât viteza este mai mare, cu atât viteza de ieșire a gazului este mai mare și numărul lui Tsiolkovsky este mai mare.

„Bazele fizice ale funcționării motorului cu reacție”
Motoarele moderne cu reacție puternice de diferite tipuri se bazează pe principiul reacției directe, adică. principiul creării unei forțe motrice (sau împingere) sub forma unei reacții (recul) a unui flux de „substanță de lucru” care curge din motor, de obicei gaze fierbinți. În toate motoarele există două procese de conversie a energiei. Mai întâi, energia chimică a combustibilului este convertită în energie termică a produselor de ardere, iar apoi energia termică este utilizată pentru a efectua lucrări mecanice. Astfel de motoare includ motoarele cu piston ale mașinilor, locomotivele diesel, turbinele cu abur și cu gaz ale centralelor electrice etc. După ce în motorul termic au fost generate gaze fierbinți care conțin energie termică mare, această energie trebuie convertită în energie mecanică. La urma urmei, motoarele servesc pentru a efectua lucrări mecanice, pentru a „mișca” ceva, pentru a-l pune în acțiune, indiferent dacă este vorba despre un dinam, dacă se solicită să fie completat cu desene ale unei centrale electrice, ale unei locomotive diesel, ale unei mașini sau ale unui avion. Pentru ca energia termică a gazelor să se transforme în energie mecanică, volumul acestora trebuie să crească. Cu o astfel de expansiune, gazele efectuează muncă, care consumă energia lor internă și termică.
Duza cu jet poate avea forme diferite și, în plus, modele diferite în funcție de tipul de motor. Principalul lucru este viteza cu care gazele curg din motor. Dacă această viteză de scurgere nu depășește viteza cu care undele sonore se propagă în gazele care ies, atunci duza este o secțiune simplă de țeavă cilindrică sau conică. Dacă viteza de scurgere ar trebui să depășească viteza sunetului, atunci duza are forma unei țevi care se extinde sau mai întâi se îngustează și apoi se extinde (duză Lavl). Doar într-o țeavă de această formă, după cum arată teoria și experiența, gazul poate fi accelerat la viteze supersonice și poate traversa „bariera sunetului”.

„Clasificarea motoarelor cu reacție și caracteristicile utilizării lor”
Cu toate acestea, acest trunchi puternic, principiul reacției directe, a dat naștere unei coroane uriașe a „arborelului genealogic” al familiei de motoare cu reacție. Pentru a face cunoștință cu ramurile principale ale coroanei sale, încununând „trunchiul” de reacție directă. În curând, după cum puteți vedea din imagine (vezi mai jos), acest portbagaj este împărțit în două părți, parcă despărțit de un fulger. Ambele trunchiuri noi sunt decorate în mod egal cu coroane puternice. Această diviziune s-a produs deoarece toate motoarele cu reacție „chimice” sunt împărțite în două clase, în funcție de dacă folosesc aer ambiental pentru funcționarea lor sau nu.
Într-un motor fără compresor de alt tip, cu flux direct, nici măcar nu există această grilă de supape și presiunea în camera de ardere crește ca urmare a presiunii de mare viteză, adică. frânarea fluxului de aer care se apropie care intră în motor în zbor. Este clar că un astfel de motor este capabil să funcționeze numai atunci când avionul zboară deja la o viteză suficient de mare, nu va dezvolta forță atunci când este parcat. Dar la o viteză foarte mare, de 4-5 ori viteza sunetului, un motor ramjet dezvoltă o tracțiune foarte mare și consumă mai puțin combustibil decât orice alt motor cu reacție „chimic” în aceste condiții. De aceea motoarele ramjet.
etc.............

Propulsie cu reacție- mișcare care apare atunci când orice parte a acesteia este separată de corp la o anumită viteză.

Forța reactivă apare fără nicio interacțiune cu corpurile externe.

Aplicarea propulsiei cu reacție în natură

Mulți dintre noi în viața noastră am întâlnit meduze în timp ce înotau în mare. În orice caz, sunt destui în Marea Neagră. Dar puțini oameni sunt pentru

M-am gândit că și meduzele folosesc propulsia cu reacție pentru a se mișca. În plus, așa se mișcă larvele de libelule și unele tipuri de plancton marin. Și adesea eficiența animalelor nevertebrate marine atunci când se utilizează propulsia cu reacție este mult mai mare decât cea a invențiilor tehnologice.

Propulsiunea cu reacție este folosită de multe moluște - caracatițe, calmari, sepie. De exemplu, o moluște de scoici de mare se mișcă înainte datorită forței reactive a unui curent de apă aruncat din coajă în timpul unei compresii puternice a supapelor sale.

Caracatiță

Sepie

Sepia, ca majoritatea cefalopodelor, se mișcă în apă în felul următor. Ea ia apă în cavitatea branhială printr-o fantă laterală și o pâlnie specială în fața corpului, apoi aruncă cu energie un curent de apă prin pâlnie. Sepia direcționează tubul pâlnie în lateral sau în spate și, storcând rapid apa din el, se poate mișca în direcții diferite. AAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAA

Salpa este un animal marin cu corp transparent când se deplasează, primește apă prin deschiderea frontală, iar apa pătrunde într-o cavitate largă, în interiorul căreia branhiile sunt întinse în diagonală. De îndată ce animalul ia o înghițitură mare de apă, gaura se închide. Apoi mușchii longitudinali și transversali ai salpei se contractă, întregul corp se contractă și apa este împinsă afară prin deschiderea posterioară. Reacția jetului care scapă împinge salpa înainte.

Motorul cu reacție al calmarului este de cel mai mare interes. Calamarul este cel mai mare locuitor nevertebrat din adâncurile oceanului. Calamarii au atins cea mai mare perfecțiune în navigația cu jet. Chiar și corpul lor, cu formele sale exterioare, copiază racheta (sau mai bine zis, racheta copiază calmarul, deoarece are o prioritate incontestabilă în această chestiune). Când se mișcă încet, calmarul folosește o aripioară mare în formă de diamant care se îndoaie periodic. Folosește un motor cu reacție pentru a arunca rapid. Țesutul muscular - mantaua înconjoară corpul moluștei pe toate părțile volumul cavității sale este aproape jumătate din volumul corpului calamarului. Animalul aspiră apă în cavitatea mantalei și apoi aruncă brusc un curent de apă printr-o duză îngustă și se mișcă înapoi cu împingeri de mare viteză. În același timp, toate cele zece tentacule ale calmarului sunt adunate într-un nod deasupra capului său și capătă o formă simplă. Duza este echipată cu o supapă specială, iar mușchii o pot roti, schimbând direcția de mișcare. Motorul calmarului este foarte economic, este capabil să atingă viteze de până la 60 - 70 km/h. (Unii cercetători cred că până la 150 km/h!) Nu e de mirare că calmarul este numit „torpilă vie”. Prin îndoirea tentaculelor strânse la dreapta, la stânga, în sus sau în jos, calmarul se întoarce într-o direcție sau alta. Deoarece un astfel de volan este foarte mare în comparație cu animalul însuși, mișcarea sa ușoară este suficientă pentru ca calmarul, chiar și la viteză maximă, să evite cu ușurință o coliziune cu un obstacol. O întoarcere bruscă a volanului - și înotatorul se repezi înăuntru reversul. Așa că a îndoit capătul pâlniei înapoi și acum alunecă cu capul înainte. A îndoit-o spre dreapta – iar împingerea cu jet l-a aruncat în stânga. Dar atunci când trebuie să înoți repede, pâlnia iese întotdeauna chiar între tentacule, iar calmarul se repezi cu coada întâi, așa cum ar alerga un rac - un mers rapid înzestrat cu agilitatea unui cal.

Dacă nu este nevoie să se grăbească, calamarii și sepia înoată cu aripioare ondulate - valuri miniaturale trec peste ele din față în spate, iar animalul alunecă grațios, împingându-se ocazional și cu un jet de apă aruncat de sub manta. Apoi, șocurile individuale pe care le primește moluștea în momentul erupției jeturilor de apă sunt clar vizibile. Unele cefalopode pot atinge viteze de până la cincizeci și cinci de kilometri pe oră. Se pare că nimeni nu a făcut măsurători directe, dar acest lucru poate fi judecat după viteza și intervalul de zbor al calmarilor zburători. Și se dovedește că caracatițele au astfel de talente în familia lor! Cel mai bun pilot dintre moluște este calmarul Stenoteuthis. Marinarii englezi îl numesc flying squid („calamar zburător”). Acesta este un animal mic de dimensiunea unui hering. Alungă peștii cu atâta viteză încât sare adesea din apă, trecând peste suprafața lui ca o săgeată. El recurge la acest truc pentru a-și salva viața de prădători - ton și macrou. După ce a dezvoltat forța maximă a jetului în apă, calamarul pilot decolează în aer și zboară peste valuri mai mult de cincizeci de metri. Apogeul zborului unei rachete vii se află atât de sus deasupra apei, încât calmarii zburători ajung adesea pe punțile navelor oceanice. Patru până la cinci metri nu este o înălțime record la care se ridică calmarii pe cer. Uneori zboară chiar mai sus.

Cercetatorul englez de moluște Dr. Rees a descris în articol științific un calmar (numai 16 centimetri lungime), care, zburând o distanță considerabilă prin aer, a căzut pe podul iahtului, care s-a ridicat cu aproape șapte metri deasupra apei.

Se întâmplă ca o mulțime de calmari zburători să cadă pe navă într-o cascadă sclipitoare. Scriitorul antic Trebius Niger a povestit odată o poveste tristă despre o navă care s-ar fi scufundat sub greutatea calmarilor zburători care i-au căzut pe punte. Calamarii pot decola fără accelerare.

Caracatițele pot zbura și ele. Naturalistul francez Jean Verani a văzut cum o caracatiță obișnuită a accelerat într-un acvariu și a sărit brusc din apă pe spate. După ce a descris un arc lung de aproximativ cinci metri în aer, s-a aruncat înapoi în acvariu. Când a luat viteză pentru a sări, caracatița s-a mișcat nu numai din cauza propulsiei jetului, ci și a vâslit cu tentaculele sale. Caracatițele largi înoată, desigur, mai rău decât calmarii, dar în momentele critice pot arăta o clasă record pentru cei mai buni sprinteri. Personalul acvariului din California a încercat să fotografieze o caracatiță atacând un crab. Caracatița s-a repezit la prada sa cu atâta viteză încât filmul, chiar și atunci când filma la cele mai mari viteze, conținea întotdeauna grăsime. Asta înseamnă că aruncarea a durat sutimi de secundă! De obicei, caracatițele înoată relativ încet. Joseph Seinl, care a studiat migrațiile caracatițelor, a calculat: o caracatiță de o jumătate de metru înoată prin mare cu o viteză medie de aproximativ cincisprezece kilometri pe oră. Fiecare jet de apă aruncat din pâlnie o împinge înainte (sau mai bine zis, înapoi, deoarece caracatița înoată înapoi) doi până la doi metri și jumătate.

Mișcarea cu jet poate fi găsită și în lumea plantelor. De exemplu, fructele coapte ale „castraveților nebuni”, cu cea mai mică atingere, sar de pe tulpină, iar un lichid lipicios cu semințe este aruncat cu forță din gaura rezultată. Castravetele însuși zboară în direcția opusă până la 12 m.

Nominalizare „Lumea din jurul nostru”

Pregătindu-mă de sărbătoarea de Anul Nou, am decorat apartamentul cu baloane. Când umflam baloanele, unul dintre ele mi-a scăpat din mâini și a zburat departe de mine în direcția opusă cu viteză mare. Mi-am pus întrebarea: ce s-a întâmplat cu mingea? Părinții au explicat că aceasta este o mișcare reactivă. Mingea zboară într-adevăr la fel ca o rachetă?

Ipoteză, pe care l-am propus în timpul cercetării: poate că propulsia cu reacție are loc în natură și în viața de zi cu zi.

Goluri fabrică:

studiază principiile fizice ale propulsiei cu reacție
identificați unde are loc mișcarea jetului în natură și viața de zi cu zi.

Pentru a-mi confirma sau infirma ipoteza, m-am propus sarcini:

efectuează experimente care ilustrează propulsia cu reacție,
citiți literatură științifică populară despre propulsia cu reacție,
găsiți materiale relevante pe internet,
creați o prezentare pe acest subiect.

FOND ISTORIC

Propulsiunea cu reacție a fost folosită la fabricarea primelor artificii cu praf de pușcă și a rachetelor de semnalizare din China în secolul al XIX-lea. La sfârșitul secolului al XVIII-lea, trupele indiene au folosit rachete cu pulbere neagră în lupta împotriva colonialiștilor britanici. În Rusia, rachetele cu pulbere au fost adoptate la începutul secolului al XIX-lea.

În timpul Marelui Războiul Patriotic Trupele germane au folosit rachete balistice V-2, bombardând orașele engleze și belgiene. Trupele sovietice au folosit mai multe lansatoare de rachete Katyusha cu mare succes.

Progenitorii motoarelor cu reacție:

Matematicianul și mecanicul grec Heron din Alexandria (Anexa 2.1), creatorul eolipilului (mingea lui Heron);
Omul de știință ungur Janos Segner (Anexa 2.3), care a creat „roata Segner”;
N.I Kibalchich a fost primul care a folosit propulsia cu reacție pentru zborurile spațiale;
Dezvoltarea teoretică ulterioară a navigației cu rachete îi aparține omului de știință rus K.E.
Lucrările sale l-au inspirat pe S.P. Korolev să creeze avioane pentru zborul uman în spațiu. Datorită ideilor sale, pentru prima dată în lume, s-a realizat lansarea unui satelit artificial de Pământ (10/04/57) și primul satelit cu echipaj cu pilot-cosmonaut la bordul Yu.A. Gagarin (12 aprilie 1961).

PRINCIPII FIZICE TRAFIC JET ŞI DISPOZITIV RACHETA

Mișcarea reactivă se bazează pe principiul acțiunii și reacției: dacă un corp acționează asupra altuia, atunci exact aceeași forță va acționa asupra lui, dar îndreptată în direcția opusă.

Am realizat un experiment care demonstrează că pentru fiecare acțiune există o reacție egală. (clip video)

O rachetă spațială modernă este o aeronavă foarte complexă și grea, constând din sute de mii și milioane de piese. Se compune din fluid de lucru(adică gaze fierbinți formate ca urmare a arderii combustibilului și emise sub formă de curent cu jet) și finalul "uscat" masa rachetei rămasă după eliberarea gazelor fierbinți din rachetă (aceasta este carcasa rachetei, adică sistemele de susținere a vieții astronauților, echipamentele etc.). Pentru a atinge viteze cosmice, se folosesc rachete cu mai multe etape. Atunci când un jet de gaz cu reacție este aruncat dintr-o rachetă, racheta însăși se repezi în direcția opusă, accelerând până la prima viteză de evacuare: 8 km/s.

Am efectuat un experiment privind interacțiunea cărucioarelor și am demonstrat că, cu cât masa combustibilului este mai mare, cu atât viteza dobândește racheta este mai mare. Aceasta înseamnă că zborurile spațiale necesită o cantitate imensă de combustibil.

MIȘCARE JET ÎN NATURĂ

Deci, unde are loc mișcarea cu jet în natură? Peștii înoată, păsările zboară, animalele aleargă. Totul pare a fi simplu. Indiferent cum ar fi. Pofta de călătorie a animalelor nu este un capriciu, ci o necesitate severă. Dacă vrei să mănânci, știi să te miști. Dacă nu vrei să fii mâncat, știi cum să te strecori. Pentru a vă deplasa rapid în spațiu, trebuie să dezvoltați viteze mari.

Pentru aceasta, de exemplu, scoică- Am un motor cu reacție. Aruncă energic apa din coajă și zboară pe o distanță de 10-20 de ori lungimea ei! Salpa, larve de libelule, peşte- toate folosesc principiul propulsiei cu reacție pentru a se deplasa în spațiu. Caracatiță atinge viteze de până la 50 km/h și asta datorită propulsiei jetului. Poate merge chiar și pe uscat, pentru că... Are o rezervă de apă în sân pentru acest caz. Calmar- cel mai mare locuitor nevertebrat din adâncurile oceanului se mișcă după principiul propulsiei cu reacție.

Exemple de propulsie cu reacție pot fi găsite și în lumea plantelor. În țările din sud (și aici pe coasta Mării Negre) crește o plantă numită „castraveți stropiți„Nu trebuie decât să atingeți ușor un fruct copt, asemănător cu un castravete, în timp ce sare pe tulpină, iar prin orificiul rezultat, lichidul cu semințe zboară din fruct ca o fântână cu o viteză de până la 10 m/s. . Castraveții înșiși zboară în direcția opusă.

În viața de zi cu zi ca exemplu sufletul pe furtun flexibil se poate observa manifestarea propulsiei cu reacţie. De îndată ce aruncați apă în duș, mânerul cu pulverizator la capăt se va abate în direcția opusă fluxurilor care curg.

Funcționarea sistemelor de sprinklere (Anexa 7.2) pentru udarea plantațiilor din grădini și grădini de legume se bazează pe principiul propulsiei cu reacție. Presiunea apei rotește capul cu pulverizări de apă.

Principiul propulsiei cu reacție ajută la mișcare înotător. Cu cât un înotător împinge apa înapoi, cu atât înoată mai repede. (Anexa 7.3)

Inginerii au creat deja un motor similar cu motorul calmarului. Se numește tun cu apă. (Anexa 7.4)

CONCLUZIE

În timpul lucrului:

1. Am aflat că principiul propulsiei cu reacție este legea fizică a acțiunii și reacției

2. S-a confirmat experimental dependența vitezei de mișcare a unui corp de masa altui corp care acționează asupra acestuia.

3. Eram convins că mișcarea cu jet se găsește în tehnologie, în viața de zi cu zi și în natură, și chiar în desene animate.

4. Acum, știind despre propulsia cu reacție, pot evita multe necazuri, de exemplu, săritul de pe o barcă la țărm, tragerea cu pistolul, inclusiv dușul etc.

Deci pot spune asta ipoteză, ceea ce am propus a fost confirmat: principiul propulsiei cu reacție este foarte comun în natură și viața de zi cu zi.

LITERATURĂ

O carte de lectură despre fizică pentru clasele 6-7 I.G Kirillova, - M: Prosveshchenie, 1978. -97-99
Fizica - pentru tineri pentru lectura extracurriculara, clasa a VII-a. M.N. Alekseeva,-M: Educație, 1980.- 113 p.
Bună, fizică L.Ya Galpershtein, - M: Literatură pentru copii, 1967. - 39-41.
Enciclopedia Știință A. Craig, K. Rosny, - M: Rosman, 1997. - 29 p.
Bună caracatiță Revista „Misha”, 1995, Nr. 8, 12-13c
Picioare, aripi și chiar... un motor cu reacție Revista „Misha”, 1995, Nr. 8, 14s
Wikipedia: -ru.wikipedia.org

Aplicarea propulsiei cu reacție în natură Mulți dintre noi în viața noastră am întâlnit meduze în timp ce înotau în mare. Dar puțini oameni au crezut că meduzele folosesc și propulsia cu reacție pentru a se deplasa. Și adesea eficiența animalelor nevertebrate marine atunci când se utilizează propulsia cu reacție este mult mai mare decât cea a invențiilor tehnologice.

Sepia Sepia, ca majoritatea cefalopodelor, se mișcă în apă în felul următor. Ea ia apă în cavitatea branhială printr-o fantă laterală și o pâlnie specială în fața corpului, apoi aruncă cu energie un curent de apă prin pâlnie. Sepia direcționează tubul pâlnie în lateral sau în spate și, storcând rapid apa din el, se poate mișca în direcții diferite.

Calamarul Calamarul este cel mai mare locuitor nevertebrat din adâncurile oceanului. Se mișcă după principiul propulsiei cu jet, absorbind apa, apoi împingând-o cu o forță enormă printr-o gaură specială - o „pâlnie”, iar la viteză mare (aproximativ 70 km/h) împinge înapoi. În același timp, toate cele zece tentacule ale calmarului sunt adunate într-un nod deasupra capului său și capătă o formă simplă.

Calamar zburător Acesta este un animal mic de mărimea unui hering. Alungă peștii cu atâta viteză încât sare adesea din apă, trecând peste suprafața lui ca o săgeată. După ce a dezvoltat forța maximă a jetului în apă, calamarul pilot decolează în aer și zboară peste valuri mai mult de cincizeci de metri. Apogeul zborului unei rachete vii se află atât de sus deasupra apei, încât calmarii zburători ajung adesea pe punțile navelor oceanice. Patru până la cinci metri nu este o înălțime record la care se ridică calmarii pe cer. Uneori zboară chiar mai sus.

Caracatița Caracatițele pot zbura și ele. Naturalistul francez Jean Verani a văzut cum o caracatiță obișnuită a accelerat într-un acvariu și a sărit brusc din apă pe spate. După ce a descris un arc lung de aproximativ cinci metri în aer, s-a aruncat înapoi în acvariu. Când a luat viteză pentru a sări, caracatița s-a mișcat nu numai din cauza propulsiei jetului, ci și a vâslit cu tentaculele sale.

Castraveți nebuni În țările din sud (și aici, pe coasta Mării Negre) crește o plantă numită „castraveți nebuni”. De îndată ce atingeți ușor un fruct copt, asemănător unui castravete, acesta sare de pe tulpină, iar prin orificiul rezultat, lichidul cu semințe zboară din fruct cu o viteză de până la 10 m/s. Castravetele nebun (altfel numit „pistolul doamnelor”) trage la mai mult de 12 m.

Propulsie cu reacție în natură și tehnologie

REZUMAT DE FIZICĂ

Propulsie cu reacție- mișcare care apare atunci când orice parte a acesteia este separată de corp la o anumită viteză.

Forța reactivă apare fără nicio interacțiune cu corpurile externe.

Aplicarea propulsiei cu reacție în natură

Mulți dintre noi în viața noastră am întâlnit meduze în timp ce înotau în mare. În orice caz, sunt destui în Marea Neagră. Dar puțini oameni au crezut că meduzele folosesc și propulsia cu reacție pentru a se deplasa. În plus, așa se mișcă larvele de libelule și unele tipuri de plancton marin. Și adesea eficiența animalelor nevertebrate marine atunci când se utilizează propulsia cu reacție este mult mai mare decât cea a invențiilor tehnologice.

Caracatiță

Sepie

Salpa este un animal marin cu corp transparent când se deplasează, primește apă prin deschiderea frontală, iar apa pătrunde într-o cavitate largă, în interiorul căreia branhiile sunt întinse în diagonală. Imediat ce animalul ia o înghițitură mare de apă, gaura se închide. Apoi mușchii longitudinali și transversali ai salpei se contractă, întregul corp se contractă și apa este împinsă afară prin deschiderea posterioară. Reacția jetului care scapă împinge salpa înainte.

Motorul cu reacție al calmarului este de cel mai mare interes. Calamarul este cel mai mare locuitor nevertebrat din adâncurile oceanului. Calamarii au atins cea mai mare perfecțiune în navigația cu jet. Chiar și corpul lor, cu formele sale exterioare, copiază racheta (sau mai bine zis, racheta copiază calmarul, deoarece are o prioritate incontestabilă în această chestiune). Când se mișcă încet, calmarul folosește o aripioară mare în formă de diamant care se îndoaie periodic. Folosește un motor cu reacție pentru a arunca rapid. Țesutul muscular - mantaua înconjoară corpul moluștei pe toate părțile volumul cavității sale este aproape jumătate din volumul corpului calamarului. Animalul aspiră apă în cavitatea mantalei și apoi aruncă brusc un curent de apă printr-o duză îngustă și se mișcă înapoi cu împingeri de mare viteză. În același timp, toate cele zece tentacule ale calmarului sunt adunate într-un nod deasupra capului său și capătă o formă simplă. Duza este echipată cu o supapă specială, iar mușchii o pot roti, schimbând direcția de mișcare. Motorul de calmar este foarte economic, este capabil să atingă viteze de până la 60 - 70 km/h. (Unii cercetători cred că până la 150 km/h!) Nu e de mirare că calmarul este numit „torpilă vie”. Prin îndoirea tentaculelor strânse la dreapta, la stânga, în sus sau în jos, calmarul se întoarce într-o direcție sau alta. Deoarece un astfel de volan este foarte mare în comparație cu animalul însuși, mișcarea sa ușoară este suficientă pentru ca calmarul, chiar și la viteză maximă, să evite cu ușurință o coliziune cu un obstacol. O rotire bruscă a volanului - iar înotatorul se repezi în direcția opusă. Așa că a îndoit capătul pâlniei înapoi și acum alunecă cu capul înainte. A îndoit-o spre dreapta – iar împingerea cu jet l-a aruncat în stânga. Dar atunci când trebuie să înoți repede, pâlnia iese întotdeauna chiar între tentacule, iar calmarul se repezi cu coada mai întâi, așa cum ar alerga un rac - un mers rapid înzestrat cu agilitatea unui alergător.

Cercetătorul englez de moluște dr. Rees a descris într-un articol științific un calmar (de doar 16 centimetri lungime), care, zburând o distanță destul de mare prin aer, a căzut pe podul unui iaht, care s-a ridicat cu aproape șapte metri deasupra apei.

Caracatițele pot zbura și ele. Naturalistul francez Jean Verani a văzut cum o caracatiță obișnuită a accelerat într-un acvariu și a sărit brusc din apă pe spate. După ce a descris un arc lung de aproximativ cinci metri în aer, s-a aruncat înapoi în acvariu. Când a luat viteză pentru a sări, caracatița s-a mișcat nu numai din cauza propulsiei jetului, ci și a vâslit cu tentaculele sale.
Caracatițele largi înoată, desigur, mai rău decât calmarii, dar în momentele critice pot arăta o clasă record pentru cei mai buni sprinteri. Personalul acvariului din California a încercat să fotografieze o caracatiță atacând un crab. Caracatița s-a repezit la prada sa cu atâta viteză încât filmul, chiar și atunci când filma la cele mai mari viteze, conținea întotdeauna grăsime. Asta înseamnă că aruncarea a durat sutimi de secundă! De obicei, caracatițele înoată relativ încet. Joseph Seinl, care a studiat migrațiile caracatițelor, a calculat: o caracatiță de o jumătate de metru înoată prin mare cu o viteză medie de aproximativ cincisprezece kilometri pe oră. Fiecare jet de apă aruncat din pâlnie o împinge înainte (sau mai bine zis, înapoi, deoarece caracatița înoată înapoi) doi până la doi metri și jumătate.

Cunoscând legea conservării impulsului, vă puteți schimba propria viteză de mișcare în spațiu deschis. Dacă ești într-o barcă și ai mai multe pietre grele, atunci aruncarea cu pietre într-o anumită direcție te va muta în direcția opusă. La fel se va întâmpla și în spațiul cosmic, dar acolo folosesc motoare cu reacție pentru asta.

Toată lumea știe că o lovitură de la o armă este însoțită de recul. Dacă greutatea glonțului ar fi egală cu greutatea pistolului, ar zbura separat cu aceeași viteză. Recul are loc deoarece masa de gaze ejectată creează o forță reactivă, datorită căreia se poate asigura mișcarea atât în aer, cât și în spațiul fără aer. Și cu cât masa și viteza gazelor care curg sunt mai mari, cu atât forța de recul resimțită de umărul nostru este mai mare, cu atât reacția pistolului este mai puternică, cu atât forța reactivă este mai mare.

Aplicarea propulsiei cu reacție în tehnologie

Timp de multe secole, omenirea a visat la zborul spațial. Scriitorii de science fiction au propus o varietate de mijloace pentru a atinge acest obiectiv. În secolul al XVII-lea, a apărut o poveste a scriitorului francez Cyrano de Bergerac despre un zbor către Lună. Eroul acestei povești a ajuns pe Lună într-un cărucior de fier, peste care a aruncat constant un magnet puternic. Atrasă de el, căruța s-a ridicat din ce în ce mai sus deasupra Pământului până a ajuns pe Lună. Iar baronul Munchausen a spus că a urcat pe lună de-a lungul unei tulpini de fasole.

La sfârșitul primului mileniu d.Hr., China a inventat propulsia cu reacție, care a propulsat rachete - tuburi de bambus umplute cu praf de pușcă, au fost folosite și ca distracție. Unul dintre primele proiecte de mașini a fost și cu un motor cu reacție și acest proiect i-a aparținut lui Newton

Autorul primului proiect din lume al unui avion cu reacție destinat zborului uman a fost revoluționarul rus N.I. Kibalcici. A fost executat la 3 aprilie 1881 pentru participarea sa la tentativa de asasinare a împăratului Alexandru al II-lea. Și-a dezvoltat proiectul în închisoare după ce a fost condamnat la moarte. Kibalchich a scris: „În timp ce sunt în închisoare, cu câteva zile înainte de moartea mea, scriu acest proiect. Cred în fezabilitatea ideii mele, iar această credință mă susține în situația mea teribilă... Voi înfrunta cu calm moartea, știind că ideea mea nu va muri odată cu mine.”

Ideea de a folosi rachete pentru zborurile spațiale a fost propusă la începutul acestui secol de omul de știință rus Konstantin Eduardovich Tsiolkovsky. În 1903, un articol al profesorului de gimnaziu Kaluga K.E. Tsiolkovsky „Explorarea spațiilor lumii folosind instrumente reactive”. Această lucrare conținea cea mai importantă ecuație matematică pentru astronautică, cunoscută acum sub numele de „formula Tsiolkovsky”, care descrie mișcarea unui corp de masă variabilă. Ulterior, el a dezvoltat un design pentru un motor de rachetă cu combustibil lichid, a propus un design de rachetă în mai multe etape și a exprimat ideea posibilității de a crea orașe spațiale întregi pe orbită joasă a Pământului. El a arătat că singurul dispozitiv capabil să depășească gravitația este o rachetă, adică. un dispozitiv cu un motor cu reacție care utilizează combustibil și oxidant situat pe dispozitivul însuși.

Motor cu reacție este un motor care transformă energia chimică a combustibilului în energia cinetică a unui jet de gaz, în timp ce motorul capătă viteză în sens invers.

Ideea lui K.E Tsiolkovsky a fost implementată de oamenii de știință sovietici sub conducerea academicianului Serghei Pavlovich Korolev. Primul satelit artificial al Pământului din istorie a fost lansat cu o rachetă în Uniunea Sovietică pe 4 octombrie 1957.

Principiul propulsiei cu reacție își găsește o largă aplicație practică în aviație și astronautică. În spațiul cosmic nu există niciun mediu cu care un corp să poată interacționa și, prin urmare, să-și schimbe direcția și magnitudinea vitezei sale, prin urmare numai avioanele pot fi folosite pentru zborurile spațiale. aeronave, adică rachete.

Dispozitiv rachetă

Mișcarea unei rachete se bazează pe legea conservării impulsului. Dacă la un moment dat vreun corp este aruncat departe de rachetă, acesta va dobândi același impuls, dar îndreptat în direcția opusă

Orice rachetă, indiferent de design, are întotdeauna o carcasă și combustibil cu un oxidant. Carcasa rachetei include sarcina utilă (în acest caz nava spațială), compartimentul instrumentelor și motorul (camera de ardere, pompe etc.).

Masa principală a rachetei este combustibilul cu un oxidant (oxidantul este necesar pentru a menține arderea combustibilului, deoarece nu există oxigen în spațiu).

Combustibilul și oxidantul sunt furnizate în camera de ardere cu ajutorul pompelor. Combustibilul, atunci când este ars, se transformă într-un gaz cu temperatură ridicată și presiune înaltă. Datorită diferenței mari de presiune în camera de ardere și în spațiul cosmic, gazele din camera de ardere se reped într-un jet puternic printr-o priză cu formă specială numită duză. Scopul duzei este de a crește viteza jetului.

Înainte de lansarea rachetei, impulsul său este zero. Ca urmare a interacțiunii gazului din camera de ardere și din toate celelalte părți ale rachetei, gazul care iese prin duză primește un anumit impuls. Atunci racheta este un sistem închis, iar impulsul său total trebuie să fie zero după lansare. Prin urmare, întregul înveliș al rachetei care se află în ea primește un impuls egal ca mărime cu impulsul gazului, dar opus ca direcție.

Cea mai masivă parte a rachetei, destinată lansării și accelerării întregii rachete, se numește prima etapă. Când prima etapă masivă a unei rachete cu mai multe etape își epuizează toate rezervele de combustibil în timpul accelerației, se separă. Accelerația ulterioară este continuată de a doua etapă, mai puțin masivă, și adaugă mai multă viteză vitezei obținute anterior cu ajutorul primei etape, apoi se separă. Cea de-a treia etapă continuă să mărească viteza la valoarea necesară și să livreze sarcina utilă pe orbită.

Prima persoană care a zburat în spațiul cosmic a fost un cetățean al Uniunii Sovietice, Yuri Alekseevich Gagarin. 12 aprilie 1961 A zburat în jur glob pe nava satelit „Vostok”

Rachetele sovietice au fost primele care au ajuns pe Lună, au înconjurat Luna și și-au fotografiat partea invizibilă de pe Pământ și au fost primele care au ajuns pe planeta Venus și au livrat instrumente științifice la suprafața acesteia. În 1986, două nave spațiale sovietice, Vega 1 și Vega 2, au examinat îndeaproape cometa Halley, care se apropie de Soare o dată la 76 de ani.

Sisteme. Tehnică exerciţii fizice. Rezultatul țintă circulaţie nu depinde... Puterile de sănătate natură Puterile de sănătate natură au un impact semnificativ... printr-o combinație de forțe inerțiale, reactiv si contractii musculare concentrate...