Pour beaucoup de gens, le concept même de "propulsion à réaction" est fortement associé aux réalisations modernes de la science et de la technologie, en particulier de la physique, et des images apparaissent dans leur tête. avion à réaction ou même des engins spatiaux volant à des vitesses supersoniques à l'aide des moteurs à réaction proverbiaux. En fait, le phénomène de la propulsion à réaction est bien plus ancien que l'homme lui-même, car il est apparu bien avant nous, les gens. Oui, la propulsion à réaction est activement représentée dans la nature : les méduses, les seiches nagent dans les profondeurs de la mer depuis des millions d'années selon le même principe que les avions à réaction supersoniques modernes volent aujourd'hui.

Histoire de la propulsion à réaction

Depuis l'Antiquité, divers scientifiques ont observé les phénomènes de propulsion à réaction dans la nature, comme l'a écrit le mathématicien et mécanicien grec ancien Heron à ce sujet avant tout le monde, mais il n'est jamais allé au-delà de la théorie.

Si nous parlons de application pratique propulsion à réaction, les inventeurs chinois ont été les premiers ici. Vers le XIIIe siècle, ils ont deviné emprunter le principe du mouvement des poulpes et des seiches dans l'invention des premières fusées, qu'ils ont commencé à utiliser à la fois pour les feux d'artifice et pour les opérations militaires (comme armes militaires et de signalisation). Un peu plus tard, cette invention utile des Chinois a été adoptée par les Arabes, et d'eux les Européens.

Bien sûr, les premières fusées à réaction conditionnelles avaient une conception relativement primitive et pendant plusieurs siècles, elles ne se sont pratiquement pas développées, il semblait que l'histoire du développement de la propulsion à réaction s'était figée. Une percée dans ce domaine n'a eu lieu qu'au XIXe siècle.

Qui a découvert la propulsion à réaction ?

Peut-être que les lauriers du pionnier de la propulsion à réaction dans les "nouveaux temps" peuvent être décernés à Nikolai Kibalchich, non seulement un inventeur russe talentueux, mais aussi un révolutionnaire à temps partiel - Volontaire du peuple. Votre projet de moteur à réaction et avion pour les personnes qu'il a créées alors qu'il était assis dans la prison royale. Plus tard, Kibalchich a été exécuté pour ses activités révolutionnaires, et son projet est resté en train de prendre la poussière sur les étagères des archives de la police secrète tsariste.

Plus tard, les travaux de Kibalchich dans cette direction ont été découverts et complétés par les travaux d'un autre scientifique talentueux, K. E. Tsiolkovsky. De 1903 à 1914, il publie une série d'articles qui prouvent de manière convaincante la possibilité d'utiliser la propulsion à réaction dans la création d'engins spatiaux pour l'exploration spatiale. Il a également formé le principe de l'utilisation de fusées à plusieurs étages. À ce jour, de nombreuses idées de Tsiolkovsky sont utilisées dans la science des fusées.

Exemples de propulsion à réaction dans la nature

Certes, en nageant dans la mer, vous avez vu des méduses, mais vous pensiez à peine que ces créatures étonnantes (et aussi lentes) se déplacent tout de même grâce à la propulsion à réaction. A savoir, en réduisant leur dôme transparent, ils font sortir l'eau, qui sert en quelque sorte de "moteur à réaction" pour les méduses.

La seiche a également un mécanisme de mouvement similaire - à travers un entonnoir spécial devant le corps et à travers la fente latérale, elle aspire l'eau dans sa cavité branchiale, puis la jette vigoureusement à travers l'entonnoir, dirigée vers l'arrière ou sur le côté ( selon le sens de déplacement nécessaire à la seiche).

Mais le moteur à réaction le plus intéressant créé par la nature se trouve dans les calmars, qui peuvent à juste titre être appelés "torpilles vivantes". Après tout, même le corps de ces animaux dans sa forme ressemble à une fusée, bien qu'en vérité tout soit exactement le contraire - cette fusée copie le corps d'un calmar avec son design.

Si le calmar doit faire un lancer rapide, il utilise son moteur à réaction naturel. Son corps est entouré d'un manteau, un tissu musculaire spécial, et la moitié du volume de l'ensemble du calmar tombe sur la cavité du manteau, dans laquelle il aspire de l'eau. Puis il éjecte brusquement le jet d'eau collecté à travers une buse étroite, tout en repliant ses dix tentacules sur sa tête de manière à acquérir une forme profilée. Grâce à une navigation à réaction aussi parfaite, les calmars peuvent atteindre une vitesse impressionnante de 60 à 70 km par heure.

Parmi les propriétaires d'un moteur à réaction dans la nature, il y a aussi des plantes, à savoir le soi-disant "concombre fou". Lorsque ses fruits mûrissent, en réponse au moindre contact, il tire du gluten avec des graines

Loi de la propulsion à réaction

Les calamars, les "concombres fous", les méduses et autres seiches utilisent la propulsion à réaction depuis l'Antiquité, sans penser à son essence physique, mais nous allons essayer de comprendre quelle est l'essence de la propulsion à réaction, quel mouvement est appelé jet, pour donner c'est une définition.

Pour commencer, vous pouvez recourir à une expérience simple - si vous gonflez un ballon ordinaire avec de l'air et, sans l'attacher, laissez-le voler, il volera rapidement jusqu'à ce qu'il manque d'air. Ce phénomène explique la troisième loi de Newton, qui dit que deux corps interagissent avec des forces égales en amplitude et opposées en direction.

C'est-à-dire que la force de l'impact de la balle sur les flux d'air qui s'en échappent est égale à la force avec laquelle l'air repousse la balle d'elle-même. Une fusée fonctionne également sur un principe similaire à une balle, qui éjecte une partie de sa masse à grande vitesse, tout en recevant une forte accélération dans la direction opposée.

Loi de conservation de la quantité de mouvement et propulsion à réaction

La physique explique le processus de propulsion à réaction. La quantité de mouvement est le produit de la masse d'un corps et de sa vitesse (mv). Lorsqu'une fusée est au repos, son élan et sa vitesse sont nuls. Lorsqu'un jet commence à en être éjecté, le reste, selon la loi de conservation de la quantité de mouvement, doit acquérir une vitesse telle que la quantité de mouvement totale sera toujours égale à zéro.

Formule de propulsion par jet

En général, la propulsion à réaction peut être décrite par la formule suivante :
m s v s + m p v p = 0
m s v s =-m p v p

où m s v s est la quantité de mouvement générée par le jet de gaz, m p v p est la quantité de mouvement reçue par la fusée.

Le signe moins indique que la direction de la fusée et la force de la propulsion à réaction sont opposées.

Propulsion à réaction dans la technologie - le principe de fonctionnement d'un moteur à réaction

Dans la technologie moderne, la propulsion à réaction joue un rôle très important, car les moteurs à réaction propulsent les avions, vaisseaux spatiaux. Le dispositif de moteur à réaction lui-même peut différer en fonction de sa taille et de son objectif. Mais d'une manière ou d'une autre, chacun d'eux a

• réserve de carburant,
• chambre, pour la combustion de carburant,
• buse dont la tâche est d'accélérer le jet stream.

Voici à quoi ressemble un moteur à réaction.

L'utilisation de la propulsion à réaction dans la nature Beaucoup d'entre nous dans nos vies se sont rencontrés en nageant dans la mer avec des méduses. Mais peu de gens pensaient que les méduses utilisaient également la propulsion à réaction pour se déplacer. Et souvent, l'efficacité des invertébrés marins lors de l'utilisation de la propulsion à réaction est bien supérieure à celle des inventions technologiques.

La seiche La seiche, comme la plupart des céphalopodes, se déplace dans l'eau de la manière suivante. Elle prend de l'eau dans la cavité branchiale à travers une fente latérale et un entonnoir spécial devant le corps, puis jette vigoureusement un jet d'eau à travers l'entonnoir. La seiche dirige le tube de l'entonnoir vers le côté ou vers l'arrière et, en extrayant rapidement l'eau, peut se déplacer dans différentes directions.

Calmar Le calmar est le plus grand habitant invertébré des profondeurs océaniques. Il se déplace selon le principe de la propulsion à réaction, absorbant l'eau en lui-même, puis la poussant avec une grande force à travers un trou spécial - un "entonnoir", et à grande vitesse (environ 70 km / h) recule par à-coups. Dans ce cas, les dix tentacules du calmar sont rassemblées en un nœud au-dessus de la tête et acquièrent une forme profilée.

Calmar volant C'est un petit animal de la taille d'un hareng. Il poursuit le poisson avec une telle rapidité qu'il saute souvent hors de l'eau, se précipitant sur sa surface comme une flèche. Ayant développé une poussée de jet maximale dans l'eau, le calmar pilote décolle dans les airs et survole les vagues sur plus de cinquante mètres. L'apogée du vol d'une fusée vivante se situe si haut au-dessus de l'eau que des calmars volants tombent souvent sur les ponts des navires océaniques. Quatre ou cinq mètres n'est pas une hauteur record à laquelle les calmars montent dans le ciel. Parfois, ils volent encore plus haut.

Les pieuvres peuvent aussi voler. Le naturaliste français Jean Verany a vu une pieuvre ordinaire accélérer dans un aquarium et soudainement sauter hors de l'eau à reculons. Décrivant dans les airs un arc d'environ cinq mètres de long, il retomba dans l'aquarium. Gagnant de la vitesse pour le saut, la pieuvre s'est déplacée non seulement en raison de la poussée du jet, mais aussi en ramant avec des tentacules.

Concombre fou Dans les pays du sud (et ici aussi sur la côte de la mer Noire) pousse une plante appelée "concombre fou". Il suffit de toucher légèrement le fruit mûr, semblable à un concombre, car il rebondit sur la tige, et le liquide contenant des graines s'envole du fruit à une vitesse pouvant atteindre 10 m / s à travers le trou formé. Tire un concombre fou (sinon on l'appelle "pistolet de dame") à plus de 12 m.

La logique de la nature est la logique la plus accessible et la plus utile pour les enfants.

Constantin Dmitrievitch Ushinsky(03/03/1823–01/03/1871) - Professeur de russe, fondateur de la pédagogie scientifique en Russie.

BIOPHYSIQUE : JET PROMOTION DANS LA NATURE VIVANTE

Je suggère aux lecteurs des pages vertes de se pencher sur le monde fascinant de la biophysique et découvrez l'essentiel principes de la propulsion à réaction chez la faune. Le programme d'aujourd'hui : coin de méduse- la plus grande méduse de la mer Noire, coquilles saint-jacques, entreprenant larve de libellule, délicieuse calmar avec son moteur à réaction inégalé et de merveilleuses illustrations du biologiste soviétique et peintre animalier Kondakov Nikolaï Nikolaïevitch.

Selon le principe de la propulsion à réaction dans la faune, un certain nombre d'animaux se déplacent, par exemple, des méduses, des coquilles Saint-Jacques, des larves de la libellule à bascule, des calamars, des poulpes, des seiches... Apprenons à mieux en connaître certains ;-)

Jet moyen de déplacer des méduses

Les méduses sont l'un des prédateurs les plus anciens et les plus nombreux de notre planète ! Le corps d'une méduse est composé à 98% d'eau et est en grande partie composé de tissu conjonctif arrosé - mésoglée fonctionnant comme un squelette. La base de la mésoglée est la protéine collagène. Le corps gélatineux et transparent d'une méduse a la forme d'une cloche ou d'un parapluie (d'un diamètre de quelques millimètres jusqu'à 2,5 mètres). La plupart des méduses se déplacent manière réactive poussant l'eau hors de la cavité du parapluie.

Méduse Cornerota(Rhizostomae), un détachement de coelentérés de la classe scyphoïde. Méduse ( jusqu'à 65cm de diamètre) sont dépourvues de tentacules marginaux. Les bords de la bouche sont allongés en lobes buccaux avec de nombreux plis qui poussent ensemble pour former de nombreuses ouvertures buccales secondaires. Toucher les lobes de la bouche peut provoquer des brûlures douloureuses sous l'action des cellules urticantes. Environ 80 espèces; Ils vivent principalement dans les mers tropicales, moins souvent dans les mers tempérées. En Russie - 2 types: Rhizostoma pulmo commun dans les mers Noire et d'Azov, Rhopilema asamushi trouvé dans la mer du Japon.

Jet escape palourdes pétoncles géants

Coquilles Saint-Jacques de mer, généralement couchés tranquillement au fond, lorsque leur principal ennemi s'approche d'eux - un prédateur délicieusement lent, mais extrêmement insidieux - étoile de mer- presser fortement les valves de leur coquille, en expulsant l'eau avec force. Ainsi en utilisant principe de propulsion à réaction, ils flottent et, continuant à ouvrir et à fermer la coquille, peuvent nager sur une distance considérable. Si, pour une raison quelconque, la coquille Saint-Jacques n'a pas le temps de s'échapper avec son vol à réaction, étoile de mer l'attrape avec ses mains, ouvre la coquille et la mange...

Coquille(Pecten), un genre d'invertébrés marins de la classe des bivalves (Bivalvia). La coquille Saint-Jacques est arrondie avec un bord charnière droit. Sa surface est couverte de nervures radiales divergentes du sommet. Les valves de la coquille sont fermées par un muscle fort. Pecten maximus, Flexopecten glaber vivent dans la mer Noire; dans la mer du Japon et la mer d'Okhotsk - Mizuhopecten yessoensis ( jusqu'à 17cm en diamètre).

Pompe à jet rocker libellule

tempérament larves de libellule, ou cendré(Aeshna sp.) non moins prédateur que ses parents ailés. Pendant deux, et parfois quatre ans, elle vit dans le royaume sous-marin, rampe le long des fonds rocheux, traque de petits habitants aquatiques, intégrant avec plaisir des têtards et des alevins d'assez gros calibre à son alimentation. Dans les moments de danger, la larve de la libellule-bascule décolle et se précipite, poussée par le travail d'un merveilleux pompe à jet. Prenant de l'eau dans l'intestin postérieur puis la rejetant brusquement, la larve saute en avant, entraînée par la force de recul. Ainsi en utilisant principe de propulsion à réaction, la larve de la libellule à bascule se cache de la menace qui la poursuit avec des secousses et des secousses confiantes.

Impulsions réactives de "l'autoroute" nerveuse des calmars

Dans tous les cas ci-dessus (principes de la propulsion à réaction des méduses, des pétoncles, des larves de la libellule à bascule), les chocs et les secousses sont séparés les uns des autres par des intervalles de temps importants, par conséquent, une vitesse de déplacement élevée n'est pas atteinte. Pour augmenter la vitesse de déplacement, en d'autres termes, nombre d'impulsions réactives par unité de temps, nécessaire augmentation de la conduction nerveuse qui excitent la contraction musculaire, au service d'un moteur à réaction vivant. Une telle conductivité est possible avec un grand diamètre du nerf.

Il est connu que les calmars ont les plus grosses fibres nerveuses du règne animal. En moyenne, ils atteignent 1 mm de diamètre - 50 fois plus gros que la plupart des mammifères - et ils conduisent l'excitation à une vitesse 25 m/s. Et un calmar de trois mètres dosidicus(il vit au large des côtes du Chili) l'épaisseur des nerfs est incroyablement grande - 18 millimètres. Des nerfs épais comme des cordes ! Les signaux du cerveau - les agents responsables des contractions - se précipitent le long de "l'autoroute" nerveuse du calmar à une vitesse voiture de voyageurs – 90km/h.

Grâce au calmar, les recherches sur l'activité vitale des nerfs ont progressé rapidement depuis le début du XXe siècle. "Et qui sait, écrit le naturaliste britannique Frank Lane, peut-être qu'il y a maintenant des gens qui doivent au calmar que leur système nerveux est dans un état normal ... "

La vitesse et la maniabilité du calmar s'expliquent également par l'excellent formes hydrodynamiques corps animal, pourquoi calmar et surnommé "torpille vivante".

calmars(Teuthoidea), un sous-ordre de céphalopodes de l'ordre des décapodes. La taille est généralement de 0,25 à 0,5 m, mais certaines espèces sont les plus grands invertébrés(les calmars du genre Architeuthis atteignent 18 m, y compris la longueur des tentacules).
Le corps des calmars est allongé, pointu vers l'arrière, en forme de torpille, ce qui détermine la grande vitesse de leur mouvement comme dans l'eau ( jusqu'à 70km/h), et dans les airs (les calmars peuvent sauter hors de l'eau à une hauteur jusqu'à 7 mètres).

Moteur à réaction calmar

Propulsion à réaction , maintenant utilisé dans les torpilles, les avions, les fusées et les projectiles spatiaux, est également caractéristique céphalopodes - poulpe, seiche, calmar. Le plus intéressant pour les techniciens et les biophysiciens est moteur à réaction de calmar. Faites attention à la simplicité, avec quelle consommation matérielle minimale, la nature a résolu cette tâche complexe et encore inégalée ;-)

Essentiellement, le calmar a deux moteurs fondamentalement différents ( riz. 1a). Lorsqu'il se déplace lentement, il utilise une grande ailette en forme de losange, se pliant périodiquement sous la forme d'une onde progressive le long du corps. Le calmar utilise un moteur à réaction pour se lancer rapidement.. La base de ce moteur est le manteau - le tissu musculaire. Il entoure le corps du mollusque de tous les côtés, constituant près de la moitié du volume de son corps, et forme une sorte de réservoir - cavité du manteau - la "chambre de combustion" d'une fusée vivante dans lequel l'eau est périodiquement aspirée. La cavité du manteau contient les branchies et les organes internes du calmar ( riz. 1b).

Avec un jet façon de nager l'animal aspire l'eau à travers la large fissure ouverte du manteau dans la cavité du manteau à partir de la couche limite. L'espace du manteau est étroitement «fermé» avec des «boutons de manchette» spéciaux après que la «chambre de combustion» d'un moteur vivant est remplie d'eau de mer. L'espace du manteau est situé près du milieu du corps du calmar, là où il a la plus grande épaisseur. La force qui provoque le mouvement de l'animal est créée en éjectant un jet d'eau à travers un entonnoir étroit, situé sur la surface abdominale du calmar. Cet entonnoir, ou siphon, - "tuyère" d'un moteur à réaction vivant.

La "buse" du moteur est équipée d'une soupape spéciale et les muscles peuvent le faire tourner. En changeant l'angle d'installation de l'entonnoir-buse ( riz. 1c), le calmar nage aussi bien vers l'avant que vers l'arrière (s'il nage vers l'arrière, l'entonnoir s'étend le long du corps et la valve est pressée contre sa paroi et n'interfère pas avec le jet d'eau s'écoulant de la cavité du manteau ; lorsque le calmar a besoin pour avancer, l'extrémité libre de l'entonnoir s'allonge quelque peu et se plie dans le plan vertical, sa sortie est pliée et la valve prend une position pliée). Les poussées de jet et l'aspiration de l'eau dans la cavité du manteau se succèdent à une vitesse imperceptible, et le calmar s'envole dans le bleu de l'océan comme une fusée.

Squid et son moteur à réaction - figure 1

1a) calmar - torpille vivante; 1b) moteur à réaction calmar ; 1c) la position de la buse et de sa valve lorsque le calmar va et vient.

L'animal passe des fractions de seconde sur la prise d'eau et son expulsion. En aspirant de l'eau dans la cavité du manteau dans la partie arrière du corps pendant les périodes de mouvement lent par inertie, le calmar effectue ainsi une aspiration de la couche limite, empêchant ainsi la séparation de l'écoulement lors d'un écoulement instable. En augmentant les portions d'eau éjectées et en augmentant la contraction du manteau, le calmar augmente facilement la vitesse de déplacement.

Le moteur à réaction calmar est très économique, afin qu'il puisse atteindre la vitesse 70km/h; certains chercheurs pensent que même 150km/h!

Les ingénieurs ont déjà créé moteur similaire au moteur à réaction de calmar: c'est Canon à eau fonctionnant avec un moteur à essence ou diesel conventionnel. Pourquoi moteur à réaction de calmar attire toujours l'attention des ingénieurs et fait l'objet de recherches approfondies de la part des biophysiciens ? Pour les travaux sous l'eau, il est pratique d'avoir un appareil qui fonctionne sans accès à l'air atmosphérique. La recherche créative d'ingénieurs vise à créer un design moteur hydrojet, similaire jet d'air…

Basé sur de grands livres:
"La biophysique aux cours de physique" Cecilia Bunimovna Katz,
et "Primates de la mer" Igor Ivanovitch Akimushkina

Kondakov Nikolaï Nikolaïevitch (1908–1999) – Biologiste soviétique, peintre animalier, candidat en sciences biologiques. Sa principale contribution à la science biologique a été ses dessins de divers représentants de la faune. Ces illustrations ont été incluses dans de nombreuses publications, telles que Grande Encyclopédie soviétique, Livre rouge de l'URSS, dans les atlas animaliers et les aides pédagogiques.

Akimouchkine Igor Ivanovitch (01.05.1929–01.01.1993) – Biologiste soviétique, écrivain - vulgarisateur de la biologie, auteur de livres de vulgarisation scientifique sur la vie animale. Lauréat du prix "Connaissance" de la All-Union Society. Membre de l'Union des écrivains de l'URSS. La publication la plus célèbre d'Igor Akimushkin est un livre en six volumes "Le monde animal".

Les matériaux de cet article seront utiles pour appliquer non seulement en cours de physique et la biologie mais aussi dans les activités parascolaires.
Matériel biophysique est extrêmement bénéfique pour mobiliser l'attention des étudiants, pour transformer des formulations abstraites en quelque chose de concret et de proche, affectant non seulement la sphère intellectuelle, mais aussi émotionnelle.

Littérature:
§ Katz Ts.B. Biophysique aux cours de physique

§ § Akimushkin I.I. Primats de la mer
Moscou: maison d'édition "Pensée", 1974
§ Tarasov LV Physique dans la nature
Moscou : Maison d'édition des Lumières, 1988

Ministère de l'éducation et des sciences de la Fédération de Russie
FGOU SPO "Perevozsky Construction College"
abstrait
la discipline:
La physique
sujet: Propulsion à réaction

Complété:
Étudiant
Groupes 1-121
Okuneva Alena
Vérifié:
P.L. Vineaminovna

Ville Perevoz
2011
Contenu:

Introduction : Qu'est-ce que la propulsion à réaction …………………………………………………………………………………………………………..3
Loi de conservation de la quantité de mouvement…………………………………………………………………….4
Application de la propulsion par réaction dans la nature…………………………..….…....5
L'utilisation de la propulsion à réaction dans la technologie…….…………………...…..….….6
Propulsion à réaction "Missile Intercontinental"…………..………...…7
La base physique du moteur à réaction..................... .................... 8
Classification des moteurs à réaction et caractéristiques de leur utilisation……………………………………………………………….………….…….9
Caractéristiques de la conception et de la réalisation d'un avion…..…10
Conclusion………………………………………………………………………………………………………….11
Liste de la littérature utilisée…………………………………………………………..12

"Propulsion à réaction"
Jet motion - le mouvement d'un corps dû à la séparation avec une certaine vitesse d'une partie de celui-ci. Le mouvement du jet est décrit sur la base de la loi de conservation de la quantité de mouvement.
La propulsion à réaction, qui est maintenant utilisée dans les avions, les fusées et les projectiles spatiaux, est caractéristique des poulpes, des calmars, des seiches, des méduses - tous, sans exception, utilisent la réaction (recul) d'un jet d'eau éjecté pour nager.
On trouve également des exemples de propulsion à réaction dans le monde végétal.
Dans les pays du sud, une plante appelée "concombre fou" pousse. Il suffit de toucher légèrement le fruit mûr, semblable à un concombre, car il rebondit sur la tige, et à travers le trou formé à partir du fruit, le liquide contenant des graines s'envole à une vitesse pouvant atteindre 10 m / s.

Les concombres eux-mêmes s'envolent dans la direction opposée. Tire un concombre fou (sinon on l'appelle "pistolet de dame") à plus de 12 m.

"Loi de conservation de la quantité de mouvement"
Dans un système fermé, la somme vectorielle des impulsions de tous les corps inclus dans le système reste constante pour toute interaction des corps de ce système entre eux.
Cette loi fondamentale de la nature s'appelle la loi de conservation de la quantité de mouvement. C'est une conséquence des deuxième et troisième lois de Newton. Considérons deux corps en interaction qui font partie d'un système fermé.
Les forces d'interaction entre ces corps seront notées et Selon la troisième loi de Newton Si ces corps interagissent pendant le temps t, alors les impulsions des forces d'interaction sont identiques en valeur absolue et dirigées dans des directions opposées : Appliquons la deuxième loi de Newton à ces corps:

Cette égalité signifie qu'à la suite de l'interaction de deux corps, leur quantité de mouvement totale n'a pas changé. Considérant maintenant toutes les interactions de paires possibles de corps inclus dans un système fermé, nous pouvons conclure que les forces internes d'un système fermé ne peuvent pas changer son impulsion totale, c'est-à-dire la somme vectorielle des impulsions de tous les corps inclus dans ce système. Une réduction significative de la masse de lancement de la fusée peut être obtenue en utilisantfusées à plusieurs étageslorsque les étages de la fusée se séparent lorsque le carburant brûle. Des masses de conteneurs contenant du carburant, des moteurs usés, des systèmes de contrôle, etc. sont exclus du processus d'accélération ultérieure de la fusée.C'est sur la voie de la création de fusées économiques à plusieurs étages que se développe la science moderne des fusées.

"Application de la propulsion à réaction dans la nature"
La propulsion par jet est utilisée par de nombreux mollusques - poulpes, calmars, seiches. Par exemple, un mollusque coquille Saint-Jacques avance grâce à la force de réaction d'un jet d'eau éjecté de la coquille lors d'une forte compression de ses valves.

Poulpe
La seiche, comme la plupart des céphalopodes, se déplace dans l'eau de la manière suivante. Elle prend de l'eau dans la cavité branchiale à travers une fente latérale et un entonnoir spécial devant le corps, puis jette vigoureusement un jet d'eau à travers l'entonnoir. La seiche dirige le tube de l'entonnoir vers le côté ou vers l'arrière et, en extrayant rapidement l'eau, peut se déplacer dans différentes directions.
Salpa est un animal marin au corps transparent; lorsqu'il se déplace, il prend de l'eau par l'ouverture frontale et l'eau pénètre dans une large cavité à l'intérieur de laquelle les branchies sont étirées en diagonale. Dès que l'animal boit une grande gorgée d'eau, le trou se referme. Ensuite, les muscles longitudinaux et transversaux de la salpa se contractent, tout le corps se contracte et l'eau est expulsée par l'ouverture arrière. La réaction du jet sortant pousse la salpa vers l'avant. Le moteur à réaction calmar est le plus intéressant. Le calmar est le plus grand habitant invertébré des profondeurs de l'océan. Les calmars ont atteint le plus haut niveau d'excellence en navigation à réaction. Ils ont même un corps qui copie une fusée avec ses formes extérieures. Connaissant la loi de conservation de la quantité de mouvement, vous pouvez modifier votre propre vitesse de déplacement dans un espace ouvert. Si vous êtes dans un bateau et que vous avez de lourdes pierres, alors lancer des pierres dans une certaine direction vous déplacera dans la direction opposée. La même chose se produira dans l'espace extra-atmosphérique, mais les moteurs à réaction sont utilisés pour cela.

"Application de la propulsion à réaction dans la technologie"
A la fin du premier millénaire de notre ère, la propulsion à réaction fut inventée en Chine, qui propulsait des fusées - des tubes de bambou remplis de poudre à canon, elles servaient aussi à des fins ludiques. L'un des premiers modèles de voitures était également équipé d'un moteur à réaction et ce projet appartenait à Newton.
L'auteur du premier projet mondial d'avion à réaction conçu pour le vol humain était le révolutionnaire russe N.I. Kibalchich. Il a été exécuté le 3 avril 1881 pour avoir participé à la tentative d'assassinat contre l'empereur Alexandre II. Il a développé son projet en prison après la condamnation à mort. Kibalchich a écrit : « En prison, quelques jours avant ma mort, j'écris ce projet. Je crois en la faisabilité de mon idée, et cette croyance me soutient dans ma terrible position... J'affronterai sereinement la mort, sachant que mon idée ne mourra pas avec moi.
L'idée d'utiliser des fusées pour les vols spatiaux a été proposée au début de notre siècle par le scientifique russe Konstantin Eduardovich Tsiolkovsky. En 1903, un article d'un professeur du gymnase de Kalouga K.E. Tsiolkovsky "Recherche des espaces mondiaux par des appareils à réaction". Ce travail contenait l'équation mathématique la plus importante pour l'astronautique, maintenant connue sous le nom de «formule de Tsiolkovsky», qui décrivait le mouvement d'un corps de masse variable. Par la suite, il a développé un schéma pour un moteur de fusée sur combustible liquide, a proposé une conception de fusée à plusieurs étages, a exprimé l'idée de la possibilité de créer des villes spatiales entières en orbite proche de la Terre. Il a montré que le seul appareil capable de vaincre la gravité est une fusée, c'est-à-dire un appareil avec un moteur à réaction utilisant du carburant et un comburant situé sur l'appareil lui-même. Les fusées soviétiques ont été les premières à atteindre la Lune, ont encerclé la Lune et photographié sa face invisible depuis la Terre, ont été les premières à atteindre la planète Vénus et ont livré des instruments scientifiques à sa surface. En 1986, deux engins spatiaux soviétiques "Vega-1" et "Vega-2" ont étudié de près la comète de Halley, s'approchant du Soleil une fois tous les 76 ans.

Propulsion à réaction "Missile Intercontinental"
L'humanité a toujours rêvé de voyager dans l'espace. Une variété de moyens pour atteindre cet objectif ont été proposés par les écrivains - science-fiction, scientifiques, rêveurs. Mais pendant de nombreux siècles, pas un seul scientifique, pas un seul écrivain de science-fiction n'a pu inventer le seul moyen à la disposition de l'homme, à l'aide duquel il est possible de vaincre la force de gravité et de voler dans l'espace. K. E. Tsiolkovsky est le fondateur de la théorie des vols spatiaux.
Pour la première fois, le rêve et les aspirations de nombreuses personnes ont pu être rapprochés de la réalité par le scientifique russe Konstantin Eduardovich Tsiolkovsky (1857-1935), qui a montré que le seul appareil capable de vaincre la gravité est une fusée, il a présenté pour la première fois la preuve scientifique de la possibilité d'utiliser une fusée pour voler dans l'espace, au-delà de l'atmosphère terrestre et vers d'autres planètes système solaire. Tsoilkovsky a appelé une fusée un appareil avec un moteur à réaction qui utilise le carburant et l'oxydant qu'il contient.
Comme vous le savez du cours de physique, un tir d'une arme à feu s'accompagne d'un recul. Selon les lois de Newton, une balle et un pistolet se disperseraient dans des directions différentes à la même vitesse s'ils avaient la même masse. La masse de gaz rejetée crée une force réactive, grâce à laquelle le mouvement peut être assuré à la fois dans l'air et dans l'espace sans air, c'est ainsi que se produit le recul. Plus la force de recul ressentie par notre épaule est grande, plus la masse et la vitesse des gaz sortants sont grandes et, par conséquent, plus la réaction du pistolet est forte, plus la force réactive est grande. Ces phénomènes sont expliqués par la loi de conservation de la quantité de mouvement :
la somme vectorielle (géométrique) des impulsions des corps qui composent un système fermé reste constante pour tous les mouvements et interactions des corps du système.
La formule présentée de Tsiolkovsky est la base sur laquelle repose tout le calcul des missiles modernes. Le nombre de Tsiolkovsky est le rapport de la masse de carburant à la masse de la fusée à la fin du fonctionnement du moteur - au poids d'une fusée vide.
Ainsi, il a été constaté que la vitesse maximale réalisable de la fusée dépend principalement de la vitesse de sortie des gaz de la tuyère. Et la vitesse des gaz d'échappement de la buse, à son tour, dépend du type de carburant et de la température du jet de gaz. Ainsi, plus la température est élevée, plus la vitesse est rapide. Ensuite, pour une vraie fusée, vous devez choisir le carburant le plus calorique qui donne la plus grande quantité de chaleur. La formule montre que, entre autres, la vitesse d'une fusée dépend de la masse initiale et finale de la fusée, de la partie de son poids qui tombe sur le carburant et de la partie - sur des structures inutiles (en termes de vitesse de vol): corps, mécanismes, etc. d.
La principale conclusion de cette formule de Tsiolkovsky pour déterminer la vitesse d'une fusée spatiale est que dans l'espace sans air, la fusée se développera plus la vitesse est grande, plus la vitesse de sortie des gaz est grande et plus le nombre de Tsiolkovsky est grand.

"Fondements physiques du moteur à réaction"
Au cœur de la puissance moderne moteurs à réaction différents types se trouve le principe de la réaction directe, c'est-à-dire le principe de création d'une force motrice (ou poussée) sous la forme d'une réaction (recul) d'un jet de "substance de travail" sortant du moteur, généralement des gaz chauds. Dans tous les moteurs, il existe deux processus de conversion d'énergie. Tout d'abord, l'énergie chimique du combustible est convertie en énergie thermique des produits de combustion, puis l'énergie thermique est utilisée pour effectuer un travail mécanique. Ces moteurs comprennent les moteurs alternatifs des automobiles, des locomotives diesel, des turbines à vapeur et à gaz des centrales électriques, etc. Après la formation de gaz chauds dans le moteur thermique, contenant une énergie thermique importante, cette énergie doit être convertie en énergie mécanique. Après tout, le but des moteurs est d'effectuer un travail mécanique, de "déplacer" quelque chose, de le mettre en action, peu importe qu'il s'agisse d'une dynamo à la demande pour compléter les dessins d'une centrale électrique, d'un diesel locomotive, une voiture ou un avion. Pour que l'énergie thermique des gaz soit convertie en énergie mécanique, leur volume doit augmenter. Avec une telle expansion, les gaz font le travail pour lequel leur énergie interne et thermique est dépensée.
La tuyère peut avoir différentes formes, et, de plus, une conception différente, selon le type de moteur. L'essentiel est la vitesse à laquelle les gaz s'écoulent du moteur. Si cette vitesse de sortie ne dépasse pas la vitesse à laquelle les ondes sonores se propagent dans les gaz sortants, alors la buse est une simple section de tuyau cylindrique ou rétrécie. Si la vitesse d'écoulement doit dépasser la vitesse du son, la buse prend la forme d'un tuyau en expansion ou, d'abord, se rétrécit, puis se dilate (buse de Love). Ce n'est que dans un tube d'une telle forme, comme le montrent la théorie et l'expérience, qu'il est possible de disperser le gaz à des vitesses supersoniques, de franchir la "barrière sonique".

"Classification des moteurs à réaction et caractéristiques de leur utilisation"
Cependant, ce tronc puissant, le principe de la réaction directe, a donné vie à une énorme couronne de "l'arbre généalogique" de la famille des moteurs à réaction. Se familiariser avec les branches principales de sa couronne, couronnant le "tronc" de la réaction directe. Bientôt, comme on peut le voir sur la figure (voir ci-dessous), ce tronc est divisé en deux parties, comme s'il avait été fendu par un coup de foudre. Les deux nouvelles malles sont également décorées de puissantes couronnes. Cette division est due au fait que tous les moteurs à réaction "chimiques" sont divisés en deux classes, selon qu'ils utilisent ou non l'air ambiant pour leur travail.
Dans un moteur sans compresseur d'un autre type, un statoréacteur, il n'y a même pas cette grille de soupapes et la pression dans la chambre de combustion augmente en raison de la pression dynamique, c'est-à-dire décélération du flux d'air venant en sens inverse entrant dans le moteur en vol. Il est clair qu'un tel moteur n'est capable de fonctionner que lorsque l'avion vole déjà à une vitesse suffisamment élevée, il ne développera pas de poussée sur le parking. Mais par contre, à très haute vitesse, 4 à 5 fois la vitesse du son, un statoréacteur développe une poussée très élevée et consomme moins de carburant que tout autre turboréacteur "chimique" dans ces conditions. C'est pourquoi les moteurs statoréacteurs.
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