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

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

Calamarul Calamarul este cel mai mare locuitor nevertebrat din adâncurile oceanului. Se mișcă conform principiului propulsiei cu jet, absorbind apa în sine și apoi împingând-o cu mare forță printr-o gaură specială - o „pâlnie”, iar la viteză mare (aproximativ 70 km/h) se deplasează înapoi în șocuri. În acest caz, toate cele zece tentacule ale calmarului sunt adunate într-un nod deasupra capului și capătă o formă simplă.

Calamar zburător Acesta este un animal mic de mărimea unui hering. El urmărește peștii cu atâta viteză încât sare adesea din apă, repezindu-i pe suprafața 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 calamarii zburători cad adesea pe punțile navelor oceanice. Patru sau 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 Verany a văzut o caracatiță obișnuită accelerându-se într-un acvariu și sărind brusc din apă pe spate. Descriind în aer un arc lung de aproximativ cinci metri, s-a aruncat înapoi în acvariu. Câștigând viteză pentru săritură, caracatița s-a deplasat nu numai din cauza jetului, ci și a vâslit cu tentacule.

Castravete nebun În țările sudice (și aici, pe coasta Mării Negre) crește o plantă numită „Castravete nebun”. Trebuie doar să atingeți ușor fructul copt, asemănător castraveților, deoarece sare de pe tulpină, iar lichidul cu semințe zboară din fruct cu o viteză de până la 10 m/s prin orificiul format. Trage un castravete nebun (altfel se numește „pistolul doamnei”) mai mult de 12 m.

Propulsie cu reacție în natură și tehnologie

REZUMAT DE FIZICĂ

Propulsie cu reacție- miscarea care apare atunci cand o parte a acesteia se desparte de corp cu o anumita viteza.

Forța reactivă apare fără nicio interacțiune cu corpurile externe.

Aplicarea propulsiei cu reacție în natură

Mulți dintre noi în viața noastră ne-am întâlnit în timp ce înotam în mare cu meduze. 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 nevertebratelor marine atunci când se utilizează propulsia cu reacție este mult mai mare decât cea a invențiilor tehnice.

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 jet de apă aruncat din coajă în timpul unei compresii puternice a supapelor sale.

Caracatiță

Sepie

Sepia, ca majoritatea cefalopodelor, se deplasează în apă în felul următor. Ea ia apă în cavitatea branhiale printr-o fantă laterală și o pâlnie specială în fața corpului, apoi aruncă energic un jet de apă prin pâlnie. Sepia direcționează tubul pâlnie în lateral sau în spate și, strângând rapid apa din el, se poate mișca în direcții diferite.

Salpa este un animal marin cu corp transparent; atunci când se deplasează, ia 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 din spate. Reacția jetului care se scurge împinge salpa înainte.

De cel mai mare interes este motorul cu reacție calamar. Calamarul este cel mai mare locuitor nevertebrat din adâncurile oceanului. Calamarii au atins cel mai înalt nivel de excelență în navigația cu jet. Au chiar și un corp cu formele sale exterioare care copiază o rachetă (sau, mai bine, o rachetă copiază un calmar, 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. Pentru o aruncare rapidă, el folosește un motor cu reacție. Țesut muscular - mantaua înconjoară corpul moluștei din toate părțile, volumul cavității sale este aproape jumătate din volumul corpului calmarului. Animalul aspiră apă în cavitatea mantalei și apoi ejectează brusc un jet de apă printr-o duză îngustă și se mișcă înapoi cu viteză mare. În acest caz, toate cele zece tentacule de calmar sunt adunate într-un nod deasupra capului și capătă o formă simplificată. Duza este echipată cu o supapă specială, iar mușchii o pot întoarce, 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 chiar și până la 150 km/h!) Nu e de mirare că calmarul este numit „torpilă vie”. Îndoind tentaculele îndoite într-un mănunchi spre dreapta, 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. Acum a îndoit capătul pâlniei înapoi și acum alunecă cu capul înainte. A arcuit-o spre dreapta – iar împingerea jetului l-a aruncat în stânga. Dar când trebuie să înoți repede, pâlnia iese întotdeauna chiar între tentacule, iar calmarul se repezi cu coada înainte, așa cum ar alerga un cancer - un alergător înzestrat cu agilitatea unui cal.

Dacă nu este nevoie să se grăbească, calmarii și sepia înoată, ondulandu-și aripioarele - valuri miniaturale le trec din față în spate, iar animalul alunecă cu grație, 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. Nimeni nu pare să fi făcut măsurători directe, dar acest lucru poate fi judecat după viteza și raza de acțiune a calmarilor zburători. Și așa, se pare, există talente în rudele caracatițelor! Cel mai bun pilot dintre moluște este calmarul stenoteuthis. Marinarii englezi o numesc - flying squid („flying squid”). Acesta este un animal mic de mărimea unui hering. El urmărește peștii cu atâta viteză încât sare adesea din apă, repezindu-i pe suprafața ca o săgeată. De asemenea, 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 calamarii zburători cad adesea pe punțile navelor oceanice. Patru sau cinci metri nu este o înălțime record la care se ridică calmarii pe cer. Uneori zboară chiar mai sus.

Cercetătorul englez de crustacee Dr. Rees a descris într-un articol științific un calmar (numai 16 centimetri lungime), care, zburând o distanță destul de mare prin aer, a căzut pe podul iahtului, care se ridica la aproape șapte metri deasupra apei.

Se întâmplă ca mulți 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 chiar sub greutatea calmarilor zburători care i-au căzut pe punte. Calamarii pot decola fără accelerare.

Caracatițele pot zbura și ele. Naturalistul francez Jean Verany a văzut o caracatiță obișnuită accelerându-se într-un acvariu și sărind brusc din apă pe spate. Descriind în aer un arc lung de aproximativ cinci metri, s-a aruncat înapoi în acvariu. Câștigând viteză pentru săritură, caracatița s-a deplasat nu numai din cauza jetului, ci și a vâslit cu tentacule.
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 pradă cu atâta viteză încât pe film, chiar și când se filma la cele mai mari viteze, erau întotdeauna lubrifianți. Deci, aruncarea a durat sutimi de secundă! De obicei caracatițele înoată relativ încet. Joseph Signl, care a studiat migrația caracatiței, a calculat că o caracatiță de 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, în timp ce 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” la cea mai mică atingere sar de pe tulpină, iar un lichid lipicios cu semințe este aruncat cu forță din orificiul format. Castravetele însuși zboară în direcția opusă până la 12 m.

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

Toată lumea știe că o împușcătură de la o armă este însoțită de recul. Dacă greutatea glonțului ar fi egală cu greutatea pistolului, ar zbura separat cu aceeași viteză. Recul apare deoarece masa de gaze aruncată creează o forță reactivă, datorită căreia mișcarea poate fi asigurată atât în ​​aer, cât și în spațiul fără aer. Și cu cât masa și viteza gazelor care se revarsă 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.

Utilizarea propulsiei cu reacție în tehnologie

Timp de multe secole, omenirea a visat zboruri spațiale. 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 vagon de fier, peste care a aruncat constant un magnet puternic. Atras de el, vagonul s-a ridicat din ce în ce mai sus deasupra Pământului până a ajuns pe Lună. Iar baronul Munchausen a spus că s-a urcat pe lună pe tulpina unei fasole.

La sfârșitul primului mileniu al erei noastre, în China a fost inventată 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 conceput pentru zborul uman a fost revoluționarul rus N.I. Kibalcici. A fost executat la 3 aprilie 1881 pentru că a participat la tentativa de asasinare a împăratului Alexandru al II-lea. Și-a dezvoltat proiectul în închisoare după condamnarea 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 poziția mea teribilă... Mă voi confrunta cu calm cu moartea, știind că ideea mea nu va muri odată cu mine.

Ideea de a folosi rachete pentru zborurile spațiale a fost propusă la începutul secolului nostru de omul de știință rus Konstantin Eduardovich Tsiolkovsky. În 1903, un articol al unui profesor al gimnaziului Kaluga K.E. Tsiolkovsky „Cercetarea spațiilor lumii prin dispozitive cu reacție”. Această lucrare conținea cea mai importantă ecuație matematică pentru astronautică, cunoscută acum sub numele de „formula Tsiolkovsky”, care descria mișcarea unui corp de masă variabilă. Ulterior, a dezvoltat o schemă 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 apropiată de Pământ. El a arătat că singurul aparat capabil să depășească gravitația este o rachetă, adică. un aparat cu un motor cu reacție care utilizează combustibil și un oxidant situat pe aparatul propriu-zis.

Propulsie cu reacție în natură și tehnologie

REZUMAT DE FIZICĂ

Propulsie cu reacție- miscarea care apare atunci cand o parte a acesteia se desparte de corp cu o anumita viteza.

Forța reactivă apare fără nicio interacțiune cu corpurile externe.

Aplicarea propulsiei cu reacție în natură

Mulți dintre noi în viața noastră ne-am întâlnit în timp ce înotam în mare cu meduze. 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 nevertebratelor marine atunci când se utilizează propulsia cu reacție este mult mai mare decât cea a invențiilor tehnice.

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 jet de apă aruncat din coajă în timpul unei compresii puternice a supapelor sale.

Caracatiță

Sepie

Sepia, ca majoritatea cefalopodelor, se deplasează în apă în felul următor. Ea ia apă în cavitatea branhiale printr-o fantă laterală și o pâlnie specială în fața corpului, apoi aruncă energic un jet de apă prin pâlnie. Sepia direcționează tubul pâlnie în lateral sau în spate și, strângând rapid apa din el, se poate mișca în direcții diferite.

Salpa este un animal marin cu corp transparent; atunci când se deplasează, ia 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 din spate. Reacția jetului care se scurge împinge salpa înainte.

De cel mai mare interes este motorul cu reacție calamar. Calamarul este cel mai mare locuitor nevertebrat din adâncurile oceanului. Calamarii au atins cel mai înalt nivel de excelență în navigația cu jet. Au chiar și un corp cu formele sale exterioare care copiază o rachetă (sau, mai bine, o rachetă copiază un calmar, 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. Pentru o aruncare rapidă, el folosește un motor cu reacție. Țesut muscular - mantaua înconjoară corpul moluștei din toate părțile, volumul cavității sale este aproape jumătate din volumul corpului calamarului. Animalul aspiră apă în cavitatea mantalei și apoi ejectează brusc un jet de apă printr-o duză îngustă și se mișcă înapoi cu viteză mare. În acest caz, toate cele zece tentacule de calmar sunt adunate într-un nod deasupra capului și capătă o formă simplificată. Duza este echipată cu o supapă specială, iar mușchii o pot întoarce, 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 chiar și până la 150 km/h!) Nu e de mirare că calmarul este numit „torpilă vie”. Îndoind tentaculele îndoite într-un mănunchi spre dreapta, 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 în sine, 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. Acum a îndoit capătul pâlniei înapoi și acum alunecă cu capul înainte. A arcuit-o spre dreapta – iar împingerea jetului l-a aruncat în stânga. Dar când trebuie să înoți repede, pâlnia iese întotdeauna chiar între tentacule, iar calmarul se repezi cu coada înainte, așa cum ar alerga un cancer - un alergător înzestrat cu agilitatea unui cal.

Dacă nu este nevoie să se grăbească, calmarii și sepia înoată, ondulandu-și aripioarele - valuri miniaturale le trec din față în spate, iar animalul alunecă cu grație, 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. Nimeni nu pare să fi făcut măsurători directe, dar acest lucru poate fi judecat după viteza și raza de acțiune a calmarilor zburători. Și așa, se pare, există talente în rudele caracatițelor! Cel mai bun pilot dintre moluște este calmarul stenoteuthis. Marinarii englezi o numesc - flying squid („flying squid”). Acesta este un animal mic de mărimea unui hering. El urmărește peștii cu atâta viteză încât sare adesea din apă, repezindu-i pe suprafața ca o săgeată. De asemenea, 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 calamarii zburători cad adesea pe punțile navelor oceanice. Patru sau cinci metri nu este o înălțime record la care se ridică calmarii pe cer. Uneori zboară chiar mai sus.

Cercetătorul englez de crustacee Dr. Rees a descris într-un articol științific un calmar (numai 16 centimetri lungime), care, zburând o distanță destul de mare prin aer, a căzut pe podul iahtului, care se ridica la aproape șapte metri deasupra apei.

Se întâmplă ca mulți 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 chiar sub greutatea calmarilor zburători care i-au căzut pe punte. Calamarii pot decola fără accelerare.

Caracatițele pot zbura și ele. Naturalistul francez Jean Verany a văzut o caracatiță obișnuită accelerându-se într-un acvariu și sărind brusc din apă pe spate. Descriind în aer un arc lung de aproximativ cinci metri, s-a aruncat înapoi în acvariu. Câștigând viteză pentru săritură, caracatița s-a deplasat nu numai din cauza jetului, ci și a vâslit cu tentacule.
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 pradă cu atâta viteză încât pe film, chiar și când se filma la cele mai mari viteze, erau întotdeauna lubrifianți. Deci, aruncarea a durat sutimi de secundă! De obicei caracatițele înoată relativ încet. Joseph Signl, care a studiat migrația caracatiței, a calculat că o caracatiță de 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, în timp ce 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” la cea mai mică atingere sar de pe tulpină, iar un lichid lipicios cu semințe este aruncat cu forță din orificiul format. Castravetele însuși zboară în direcția opusă până la 12 m.

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

Toată lumea știe că o împușcătură de la o armă este însoțită de recul. Dacă greutatea glonțului ar fi egală cu greutatea pistolului, ar zbura separat cu aceeași viteză. Recul apare deoarece masa de gaze aruncată creează o forță reactivă, datorită căreia mișcarea poate fi asigurată atât în ​​aer, cât și în spațiul fără aer. Și cu cât masa și viteza gazelor care se revarsă 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.

Utilizarea propulsiei cu reacție în tehnologie

Timp de multe secole, omenirea a visat zboruri spațiale. 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 vagon de fier, peste care a aruncat constant un magnet puternic. Atras de el, vagonul s-a ridicat din ce în ce mai sus deasupra Pământului până a ajuns pe Lună. Iar baronul Munchausen a spus că s-a urcat pe lună pe tulpina unei fasole.

La sfârșitul primului mileniu al erei noastre, în China a fost inventată 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 conceput pentru zborul uman a fost revoluționarul rus N.I. Kibalcici. A fost executat la 3 aprilie 1881 pentru că a participat la tentativa de asasinare a împăratului Alexandru al II-lea. Și-a dezvoltat proiectul în închisoare după condamnarea 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 poziția mea teribilă... Mă voi confrunta cu calm cu moartea, știind că ideea mea nu va muri odată cu mine.

Ideea de a folosi rachete pentru zborurile spațiale a fost propusă la începutul secolului nostru de omul de știință rus Konstantin Eduardovich Tsiolkovsky. În 1903, un articol al unui profesor al gimnaziului Kaluga K.E. Tsiolkovsky „Cercetarea spațiilor lumii prin dispozitive cu reacție”. Această lucrare conținea cea mai importantă ecuație matematică pentru astronautică, cunoscută acum sub numele de „formula Tsiolkovsky”, care descria mișcarea unui corp de masă variabilă. Ulterior, a dezvoltat o schemă 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 apropiată de Pământ. El a arătat că singurul aparat capabil să depășească gravitația este o rachetă, adică. un aparat cu un motor cu reacție care utilizează combustibil și un oxidant situat pe aparatul propriu-zis.

Motor turboreactor- acesta este un motor care transformă energia chimică a combustibilului în energia cinetică a jetului de gaz, în timp ce motorul capătă viteză în sens invers.

Ideea lui K.E. Tsiolkovsky a fost realizată de oamenii de știință sovietici sub îndrumarea academicianului Serghei Pavlovich Korolev. Primul satelit artificial al Pământului din istorie a fost lansat de 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 corpul să poată interacționa și, prin urmare, să-și schimbe direcția și modulul vitezei; prin urmare, numai avioanele cu reacție, adică rachetele, pot fi folosite pentru zborurile în spațiu.

Dispozitiv rachetă

Mișcarea rachetei se bazează pe legea conservării impulsului. Dacă la un moment dat un corp este aruncat din rachetă, atunci va căpăta același impuls, dar îndreptat în direcția opusă

În orice rachetă, indiferent de design, există întotdeauna o carcasă și combustibil cu un oxidant. Carcasa rachetei include o sarcină utilă (în acest caz, o navă spațială), un compartiment pentru instrumente și un motor (camera de ardere, pompe etc.).

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

Combustibilul și oxidantul sunt pompați în camera de ardere. Combustibilul, ardend, se transformă într-un gaz cu temperatură ridicată și presiune ridicată. Datorită diferenței mari de presiune din camera de ardere și din spațiul cosmic, gazele din camera de ardere se repetă într-un jet puternic printr-un clopot cu formă specială numită duză. Scopul duzei este de a crește viteza jetului.

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

Cea mai masivă parte a rachetei, concepută pentru a lansa și accelera întreaga rachetă, se numește prima etapă. Când prima etapă masivă a unei rachete cu mai multe etape epuizează toate rezervele de combustibil în timpul accelerației, se separă. Accelerația ulterioară este continuată de a doua etapă, mai puțin masivă, iar vitezei obținute anterior cu ajutorul primei etape, se adaugă mai multă viteză, apoi se separă. Cea de-a treia etapă continuă să-și mărească viteza până la valoarea necesară și livrează sarcina utilă pe orbită.

Prima persoană care a zburat în spațiul cosmic a fost Yuri Alekseevich Gagarin, un cetățean al Uniunii Sovietice. 12 aprilie 1961 A înconjurat globul 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, 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 studiat cometa Halley la distanță apropiată, apropiindu-se de Soare o dată la 76 de ani.

Sisteme. Tehnică exercițiu fizic. Rezultatul țintă miscarile depinde nu... Puterile de vindecare natură Puterile vindecătoare natură au un impact semnificativ... o combinație de forțe inerțiale, reactiv si contractii musculare concentrate...

Astăzi, majoritatea oamenilor, desigur, asociază propulsia cu reacție în primul rând cu cele mai recente dezvoltări științifice și tehnice. Din manualele de fizică, știm că prin „reactiv” se înțelege mișcarea care are loc ca urmare a separării de un obiect (corp) a oricăreia dintre părțile sale. Un bărbat a vrut să se ridice pe cer spre stele, s-a străduit să zboare, dar și-a putut îndeplini visul doar odată cu apariția avioanelor cu reacție și a navelor spațiale în trepte capabile să parcurgă distanțe mari, accelerând la viteze supersonice, datorită motoarelor moderne instalate. pe ei. Designerii și inginerii au dezvoltat posibilitatea utilizării propulsiei cu reacție în motoare. Nici fantasticii nu au stat deoparte, oferind cele mai incredibile idei și modalități de a atinge acest obiectiv. În mod surprinzător, acest principiu al mișcării este larg răspândit în viața sălbatică. Este suficient să priviți în jur, puteți observa locuitorii mărilor și pământului, printre care se numără plante, a căror bază este principiul reactiv.

Poveste

Chiar și în cele mai vechi timpuri, oamenii de știință cu interes au studiat și analizat fenomenele asociate cu propulsia cu reacție în natură. Unul dintre primii care i-au fundamentat și descris teoretic esența a fost Heron, un mecanic și teoretician al Greciei Antice, care a inventat prima mașină cu abur care poartă numele lui. Chinezii au reușit să găsească o aplicație practică pentru metoda cu jet. Au fost primii, luând ca bază metoda de deplasare a sepielor și caracatițelor, încă în secolul al XIII-lea au inventat rachete. Au fost folosite în artificii, făcând o mare impresie și, de asemenea, ca rachete de rachete, s-ar putea să fi existat rachete vii care au fost folosite ca artilerie cu rachete. De-a lungul timpului, această tehnologie a ajuns în Europa.

N. Kibalchich a devenit descoperitorul noului timp, după ce a inventat o schemă pentru un prototip de avion cu un motor cu reacție. A fost un inventator remarcabil și un revoluționar convins, pentru care a fost în închisoare. În timp ce era în închisoare, a făcut istorie creând proiectul său. După execuția sa pentru activitate revoluționară activă și a vorbit împotriva monarhiei, invenția sa a fost uitată pe rafturile arhivei. După ceva timp, K. Tsiolkovsky a reușit să îmbunătățească ideile lui Kibalcich, demonstrând posibilitatea de a explora spațiul cosmic prin mișcarea cu jet a navelor spațiale.

Mai târziu, în timpul Marelui Război Patriotic, au apărut celebrele Katyushas, ​​​​sisteme de artilerie cu rachete de câmp. Deci, numele afectuos al oamenilor se referea neoficial la instalațiile puternice care au fost folosite de forțele URSS. Nu se știe cu siguranță, în legătură cu care, arma a primit acest nume. Motivul pentru aceasta a fost fie popularitatea cântecului lui Blanter, fie litera „K” de pe corpul mortarului. De-a lungul timpului, soldații din prima linie au început să dea porecle altor arme, creând astfel o nouă tradiție. Nemții, în schimb, au numit acest lansator de rachete de luptă „organul stalinist” pentru aspectul său, care semăna cu un instrument muzical și sunetul străpungător provenit de la lansarea rachetelor.

Lumea vegetală

Reprezentanții faunei folosesc și legile propulsiei cu reacție. Cele mai multe dintre plantele cu astfel de proprietăți sunt anuale și juvenile: usturoi înțepător, pețiolat, inimă sensibilă, pikulnik tăiat dublu, mehringia cu trei vene.

Castravetele înțepător, altfel nebun, aparține familiei de tărtăcuțe. Această plantă ajunge la dimensiuni mari, are o rădăcină groasă, cu o tulpină aspră și frunze mari. Crește pe teritoriul Asiei Centrale, Mediteranei, Caucazului, este destul de comună în sudul Rusiei și al Ucrainei. În interiorul fructului, în perioada de coacere, semințele sunt transformate în mucus, care, sub influența temperaturilor, începe să fermenteze și să elibereze gaze. Mai aproape de coacere, presiunea din interiorul fătului poate ajunge la 8 atmosfere. Apoi, cu o atingere ușoară, fructul se desprinde de la bază și semințele cu lichid zboară din fruct cu o viteză de 10 m/s. Datorită capacității de a trage la 12 m lungime, planta a fost numită „pistolul doamnei”.

Inima sensibilului este o specie anuală răspândită. Se găsește, de regulă, în pădurile umbroase, de-a lungul malurilor de-a lungul râurilor. Odată ajuns în partea de nord-est a Americii de Nord și în Africa de Sud, a prins rădăcini cu succes. Inima sensibilă se înmulțește prin semințe. Semințele de la miezul sensibil sunt mici, cântărind nu mai mult de 5 mg, care sunt aruncate la o distanță de 90 cm. Datorită acestei metode de distribuire a semințelor, planta și-a primit numele.

Lumea animalelor

Propulsie cu reacție - fapte interesante despre lumea animală. La cefalopode, mișcarea reactivă are loc prin apa expirată printr-un sifon, care de obicei se îngustează la o deschidere mică pentru a obține viteza maximă de expirare. Apa trece prin branhii înainte de expirare, îndeplinind dublul scop de respirație și locomoție. Iepurii de mare, altfel gasteropozii, folosesc mijloace similare de locomoție, dar fără aparatul neurologic complex al cefalopodelor, se mișcă mai stângace.

Unii pești cavaler au evoluat și propulsia cu reacție forțând apa peste branhii pentru a-și suplimenta propulsia înotătoarelor.

La larvele de libelule, puterea reactivă este obținută prin deplasarea apei dintr-o cavitate specializată din organism. Scoici și cardide, sifonofore, tunici (cum ar fi salpe) și unele meduze folosesc, de asemenea, propulsie cu reacție.

De cele mai multe ori scoicile stau linistite pe fund, dar in caz de pericol isi inchid rapid supapele cochiliei, asa ca imping apa. Acest mecanism de comportament vorbește și despre utilizarea principiului deplasării jetului. Datorită lui, scoicile pot pluti în sus și se pot deplasa pe o distanță lungă folosind tehnica de deschidere-închidere a cochiliei.

Tot calamarul foloseste aceasta metoda, absorbind apa, iar apoi impingand-o prin pâlnie cu mare forta, se misca cu o viteza de minim 70 km/h. Adunând tentaculele într-un singur nod, corpul calmarului formează o formă aerodinamică. Luând ca bază un astfel de motor de calmar, inginerii au proiectat un tun cu apă. Apa din el este aspirată în cameră și apoi aruncată prin duză. Astfel, vasul este îndreptat în direcția opusă jetului ejectat.

În comparație cu calmarii, salpii folosesc cele mai eficiente motoare, cheltuind cu un ordin de mărime mai puțină energie decât calmarii. Când se deplasează, salpa lansează apă în deschiderea din față, apoi intră într-o cavitate largă unde branhiile sunt întinse. După o înghițitură, orificiul se închide, iar cu ajutorul contractării mușchilor longitudinali și transversali care comprimă corpul, apa este aruncată prin orificiu din spate.

Cel mai neobișnuit dintre toate mecanismele de mișcare se laudă cu o pisică obișnuită. Marcel Desprez a sugerat că corpul este capabil să se miște și să-și schimbe poziția chiar și cu ajutorul forțelor interne singure (fără să respingă sau să se bazeze pe nimic), de unde s-ar putea concluziona că legile lui Newton ar putea fi greșite. Dovada presupunerii sale ar putea servi ca o pisică care a căzut de la înălțime. În timpul căderii cu capul în jos, ea va ateriza în continuare pe toate labele, asta a devenit deja un fel de axiomă. După ce am fotografiat în detaliu mișcarea pisicii, am putut să vedem tot ce făcea ea în aer cadru cu cadru. Am văzut-o mișcarea cu laba, ceea ce a provocat un răspuns al corpului, întorcându-se în direcția opusă față de mișcarea labei. Acționând conform legilor lui Newton, pisica a aterizat cu succes.

La animale, totul se întâmplă la nivel de instinct, o persoană, la rândul său, o face în mod conștient. Înotătorii profesioniști, care au sărit din turn, au timp să se întoarcă de trei ori în aer și, după ce au reușit să oprească rotația, se îndreaptă strict vertical și se scufundă în apă. Același principiu se aplică și gimnastelor de circ aerian.

Oricât de mult încearcă o persoană să depășească natura, îmbunătățind invențiile create de ea, oricum, nu am atins încă acea perfecțiune tehnologică când avioanele puteau repeta acțiunile unei libelule: plutește în aer, se deplasează instantaneu înapoi sau se deplasează în latură. Și toate acestea se întâmplă cu viteză mare. Poate că va trece puțin mai mult timp și aeronava, datorită corecțiilor pentru aerodinamica și capacitățile reactive ale libelulelor, va putea face viraj strânși și va deveni mai puțin susceptibilă la condițiile externe. Privind din natură, o persoană se poate îmbunătăți în continuare mult în beneficiul progresului tehnic.

Conceptul de propulsie cu reacție și tracțiune cu reacție

Propulsie cu reacție (din punct de vedere, exemple în natură)- miscarea care apare atunci cand o parte a acesteia se desparte de corp cu o anumita viteza.

Principiul propulsiei cu reacție se bazează pe legea conservării impulsului unui sistem mecanic izolat de corpuri:

Adică, impulsul total al unui sistem de particule este o valoare constantă. În absența influențelor externe, impulsul sistemului este zero și este posibil să-l schimbe din interior datorită împingerii jetului.

Jet Thrust (din punct de vedere, exemple în natură)- forța de reacție a particulelor de separare, care se aplică în punctul centrului fluxului de ieșire (pentru o rachetă - centrul tăieturii duzei motorului) și este îndreptată opus vectorului viteză al particulelor de separare.

Masa fluidului de lucru (rachete)

Accelerația generală a corpului de lucru

Rata de expirare a particulelor separate (gaze)

Consumul de combustibil la fiecare secundă

Exemple de propulsie cu reacție în natură neînsuflețită

Mișcarea cu jet poate fi găsită și în lumea plantelor. În țările din sud (și aici pe coasta Mării Negre) crește o plantă numită „castraveți nebuni”.

Denumirea latină a genului Ecballium provine din cuvântul grecesc cu sensul - arunc afară, după structura fructului care aruncă semințele.

Fructele unui castravete nebun sunt verzi-albăstrui sau verzi, suculente, alungite sau alungite-ovate, lungi de 4–6 cm, lățime de 1,5–2,5 cm, perișoare, tocite la ambele capete, cu multe semințe (Fig. 1). Semințele sunt alungite, mici, comprimate, netede, mărginite îngust, de aproximativ 4 mm lungime. Când semințele se coc, țesutul care le înconjoară se transformă într-o masă moale. În același timp, în fruct se formează multă presiune, în urma căreia fructul este separat de tulpină, iar semințele, împreună cu mucusul, sunt aruncate cu forță prin orificiul format. Castraveții înșiși zboară în direcția opusă. Trage un castravete nebun (altfel se numește „pistolul doamnei”) mai mult de 12 m (Fig. 2).

Exemple de propulsie cu reacție în regnul animal

Creaturi marine

Multe animale marine folosesc propulsia cu reacție pentru a se deplasa, inclusiv meduze, scoici, caracatițe, calmari, sepie, salpe și unele tipuri de plancton. Toate folosesc reacția unui jet de apă ejectat, diferența constă în structura corpului și, prin urmare, în metoda de absorbție și ejectare a apei.

Molusca scoici de mare (Fig. 3) se mișcă datorită forței reactive a jetului de apă aruncat din cochilie în timpul unei compresii puternice a supapelor sale. El aplică acest tip de mișcare în caz de pericol.

Sepie (Figura 4) și caracatițele (Figura 5) duc apă în cavitatea branhiale printr-o fantă laterală și o pâlnie specială în fața corpului, apoi ejectează viguros un curent de apă prin pâlnie. Sepia direcționează tubul pâlnie în lateral sau în spate și, strângând rapid apa din el, se poate mișca în direcții diferite. Caracatitele, indoindu-si tentaculele deasupra capului, dau corpului lor o forma aerodinamica si isi pot controla astfel miscarea, schimbandu-i directia.

Caracatițele pot zbura chiar. Naturalistul francez Jean Verany a văzut o caracatiță obișnuită accelerându-se într-un acvariu și sărind brusc din apă pe spate. Descriind în aer un arc lung de aproximativ cinci metri, s-a aruncat înapoi în acvariu. Câștigând viteză pentru săritură, caracatița s-a deplasat nu numai din cauza jetului, ci și a vâslit cu tentacule.

Salpa (Fig. 6) 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 din spate.

Calamar (Figura 7). Țesut muscular - mantaua înconjoară corpul moluștei din toate părțile, volumul cavității sale este aproape jumătate din volumul corpului calmarului. Animalul aspiră apă în cavitatea mantalei și apoi ejectează brusc un jet de apă printr-o duză îngustă și se mișcă înapoi cu viteză mare. În acest caz, toate cele zece tentacule de calmar sunt adunate într-un nod deasupra capului și capătă o formă simplificată. Duza este echipată cu o supapă specială, iar mușchii o pot întoarce, schimbând direcția de mișcare. Motorul de calmar este foarte economic și este capabil să atingă viteze de până la 60 - 70 km/h. Îndoind tentaculele îndoite într-un mănunchi spre dreapta, 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. Dar când trebuie să înoți repede, pâlnia iese întotdeauna chiar între tentacule, iar calmarul se repezi cu coada înainte.

Inginerii au creat deja un motor similar cu un motor de calmar. Se numește jet de apă. În ea, apa este aspirată în cameră. Și apoi este aruncat din el printr-o duză; vasul se deplasează în direcția opusă direcției de ejectare a jetului. Apa este aspirată folosind un motor convențional pe benzină sau diesel (vezi Anexa).

Cel mai bun pilot dintre moluște este calmarul stenoteuthis. Marinarii îl numesc - „calamar zburător”. El urmărește peștii cu atâta viteză încât sare adesea din apă, repezindu-i pe suprafața ca o săgeată. De asemenea, 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 calamarii zburători cad adesea pe punțile navelor oceanice. Patru sau cinci metri nu este o înălțime record la care se ridică calmarii pe cer. Uneori zboară chiar mai sus.

Cercetătorul englez de crustacee Dr. Rees a descris într-un articol științific un calmar (numai 16 centimetri lungime), care, zburând o distanță destul de mare prin aer, a căzut pe podul iahtului, care se ridica la aproape șapte metri deasupra apei.

Se întâmplă ca mulți 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 chiar sub greutatea calmarilor zburători care i-au căzut pe punte.

Insecte

Larvele de libelule se mișcă, de asemenea, într-un mod similar. Și nu toate, ci larvele cu burtă lungă, care înoată activ, ale apelor stagnante (familia Rocker) și curgătoare (familia Cordulegaster), precum și larvele târâtoare cu burtă scurtă ale apelor stagnante. Larva folosește mișcarea cu jet mai ales într-un moment de pericol pentru a se muta rapid în alt loc. Această metodă de mișcare nu asigură manevre precise și nu este potrivită pentru urmărirea prăzii. Dar larvele rocker nu urmăresc pe nimeni - ei preferă să vâneze dintr-o ambuscadă.

Intestinul posterior al larvei de libelule, pe lângă funcția sa principală, îndeplinește și rolul de organ de mișcare. Apa umple intestinul posterior, apoi este aruncată cu forță, iar larva se mișcă după principiul propulsiei cu jet cu 6-8 cm.

tehnica naturii propulsiei cu reacție

Aplicație