Pentru mulți oameni, însuși conceptul de „propulsie cu reacție” este puternic asociat cu realizările moderne în știință și tehnologie, în special fizică, iar imaginile apar în capul lor. avion cu jet sau chiar nave spațiale care zboară la viteze supersonice cu ajutorul proverbialelor motoare cu reacție. De fapt, fenomenul propulsiei cu reacție este mult mai vechi decât chiar omul însuși, pentru că a apărut cu mult înaintea noastră, oamenii. Da, propulsia cu reacție este reprezentată activ în natură: meduzele, sepia înoată în adâncurile mării de milioane de ani, conform aceluiași principiu pe care îl zboară astăzi avioanele moderne cu reacție supersonice.

Istoria propulsiei cu reacție

Din cele mai vechi timpuri, diverși oameni de știință au observat fenomenele de propulsie cu reacție în natură, așa cum matematicianul și mecanicul grec antic Heron a scris despre asta înaintea oricui altcuiva, cu toate acestea, el nu a mers niciodată dincolo de teorie.

Dacă vorbim despre aplicație practică propulsie cu reacție, chinezii inventivi au fost primii aici. În jurul secolului al XIII-lea, ei au ghicit să împrumute principiul mișcării caracatițelor și sepielor în inventarea primelor rachete, pe care au început să le folosească atât pentru artificii, cât și pentru operațiuni militare (ca arme militare și de semnalizare). Puțin mai târziu, această invenție utilă a chinezilor a fost adoptată de arabi, iar de la ei europenii.

Desigur, primele rachete cu reacție condiționată au avut un design relativ primitiv și timp de câteva secole practic nu s-au dezvoltat în niciun fel, părea că istoria dezvoltării propulsiei cu reacție a înghețat. O descoperire în această chestiune a avut loc abia în secolul al XIX-lea.

Cine a descoperit propulsia cu reacție?

Poate că laurii pionierului propulsiei cu reacție în „timpul nou” îi pot fi acordate lui Nikolai Kibalcich, nu numai un talentat inventator rus, ci și un revoluționar cu jumătate de normă - Voluntar al Poporului. Proiectul dvs. de motor cu reacție și aeronave pentru oamenii pe care i-a creat în timp ce stătea în închisoarea regală. Mai târziu, Kibalcici a fost executat pentru activitățile sale revoluționare, iar proiectul său a rămas să adune praf pe rafturile arhivelor poliției secrete țariste.

Mai târziu, lucrările lui Kibalcich în această direcție au fost descoperite și completate de lucrările unui alt om de știință talentat, K. E. Tsiolkovsky. Din 1903 până în 1914, a publicat o serie de lucrări care au demonstrat în mod convingător posibilitatea utilizării propulsiei cu reacție în crearea de nave spațiale pentru explorarea spațiului. El a format, de asemenea, principiul utilizării rachetelor în mai multe etape. Până în prezent, multe dintre ideile lui Tsiolkovsky sunt folosite în știința rachetelor.

Exemple de propulsie cu reacție în natură

Cu siguranță, în timp ce înotai în mare, ai văzut meduze, dar cu greu te-ai gândit că aceste creaturi uimitoare (și, de asemenea, lente) se mișcă la fel datorită propulsiei cu reacție. Și anume, prin reducerea domului lor transparent, ei stoarce apa, care servește ca un fel de „motor cu reacție” pentru meduze.

Sepia are, de asemenea, un mecanism similar de mișcare - printr-o pâlnie specială în fața corpului și prin fanta laterală, trage apa în cavitatea branhială și apoi o aruncă energic prin pâlnie, îndreptată înapoi sau în lateral ( in functie de directia de miscare necesara sepiei).

Dar cel mai interesant motor cu reacție creat de natură se găsește în calmari, care pot fi numiti pe bună dreptate „torpile vii”. La urma urmei, chiar și corpul acestor animale în forma sa seamănă cu o rachetă, deși în adevăr totul este exact invers - această rachetă copiază corpul unui calmar cu designul său.

Dacă calmarul trebuie să facă o aruncare rapidă, folosește motorul său natural cu reacție. Corpul său este înconjurat de o manta, un țesut muscular special, iar jumătate din volumul întregului calmar cade pe cavitatea mantalei, în care aspiră apă. Apoi aruncă brusc fluxul de apă colectat printr-o duză îngustă, în timp ce își pliază toate cele zece tentacule deasupra capului, astfel încât să dobândească o formă aerodinamică. Datorită unei astfel de navigații perfecte cu jet, calmarii pot atinge o viteză impresionantă de 60-70 km pe oră.

Printre proprietarii unui motor cu reacție în natură se numără și plante, și anume așa-numitul „castravete nebun”. Când fructele sale se coc, ca răspuns la cea mai mică atingere, împușcă gluten cu semințe

Legea propulsiei cu reacție

Calamarii, „castraveții nebuni”, meduzele și alte sepie au folosit propulsia cu reacție din cele mai vechi timpuri, fără să ne gândim la esența sa fizică, dar vom încerca să ne dăm seama care este esența propulsiei cu reacție, ce mișcare se numește jet, pentru a da este o definiție.

Pentru început, puteți recurge la un experiment simplu - dacă umflați un balon obișnuit cu aer și, fără să-l legați, îl lăsați să zboare, acesta va zbura rapid până când va rămâne fără aer. Acest fenomen explică a treia lege a lui Newton, care spune că două corpuri interacționează cu forțe egale ca mărime și opuse ca direcție.

Adică, forța impactului mingii asupra fluxurilor de aer care ies din ea este egală cu forța cu care aerul respinge mingea de la sine. O rachetă funcționează, de asemenea, pe un principiu similar cu o minge, care ejectează o parte din masa sa cu viteză mare, în timp ce primește o accelerație puternică în direcția opusă.

Legea conservării impulsului și a propulsiei cu reacție

Fizica explică procesul de propulsie cu reacție. Momentul este produsul dintre masa unui corp și viteza acestuia (mv). Când o rachetă este în repaus, impulsul și viteza ei sunt zero. Când un jet începe să fie aruncat din el, atunci restul, conform legii conservării impulsului, trebuie să dobândească o astfel de viteză la care impulsul total să fie în continuare egal cu zero.

Formula de propulsie cu reacție

În general, propulsia cu reacție poate fi descrisă prin următoarea formulă:
m s v s +m p v p =0
m s v s =-m p v p

unde m s v s este impulsul generat de jetul de gaze, m p v p este impulsul primit de rachetă.

Semnul minus arată că direcția rachetei și forța propulsiei cu reacție sunt opuse.

Propulsiunea cu reacție în tehnologie - principiul funcționării unui motor cu reacție

În tehnologia modernă, propulsia cu reacție joacă un rol foarte important, deoarece motoarele cu reacție propulsează aeronavele, nave spațiale. Dispozitivul motorului cu reacție în sine poate diferi în funcție de dimensiunea și scopul său. Dar într-un fel sau altul, fiecare dintre ei are

• alimentare cu combustibil,
• camera, pentru arderea combustibilului,
• duză, a cărei sarcină este să accelereze curentul cu jet.

Așa arată un motor cu reacție.

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 din sud (și aici, pe coasta Mării Negre) crește o plantă numită „Castraveți nebuni”. 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.

Logica naturii este cea mai accesibilă și cea mai utilă logică pentru copii.

Konstantin Dmitrievici Ușinski(03/03/1823–01/03/1871) - Profesor rus, fondator al pedagogiei științifice în Rusia.

BIOFIZICA: PROMOVARE JET ÎN NATURA VIE

Recomand cititorilor paginilor verzi să se uite fascinanta lume a biofiziciiși cunoașteți principalul principiile propulsiei cu reacție la fauna sălbatică. Programul de azi: cornerot de meduze- cea mai mare meduză din Marea Neagră, scoici, întreprinzător larvă de libelule, delicios calamar cu motorul său cu reacție de neegalatşi minunate ilustraţii ale biologului sovietic şi pictor de animale Kondakov Nikolai Nikolaevici.

Conform principiului propulsiei cu reacție în fauna sălbatică, o serie de animale se mișcă, de exemplu, meduze, scoici, larve ale libelulei rocker, calamar, caracatiță, sepie ... Să le cunoaștem mai bine pe unele dintre ele ;-)

Mod jet de a muta meduze

Meduzele sunt unul dintre cei mai vechi și numeroși prădători de pe planeta noastră! Corpul unei meduze este 98% apă și este compus în mare parte din țesut conjunctiv udat - mezoglea funcționând ca un schelet. Baza mezogleei este colagenul proteic. Corpul gelatinos și transparent al unei meduze are forma unui clopot sau a unei umbrele (cu diametrul de la câțiva milimetri). pana la 2,5 m). Majoritatea meduzelor se mișcă mod reactivîmpingând apa din cavitatea umbrelei.

Cornerota de meduze(Rhizostomae), un detașament de celenterate din clasa scyphoid. meduze ( pana la 65 cmîn diametru) sunt lipsite de tentacule marginale. Marginile gurii sunt alungite în lobi bucali cu numeroase pliuri care cresc împreună pentru a forma multe deschideri bucale secundare. Atingerea lobilor gurii poate provoca arsuri dureroase datorita actiunii celulelor intepatoare. Aproximativ 80 de specii; Ei trăiesc în principal în zonele tropicale, mai rar în mările temperate. În Rusia - 2 tipuri: Rhizostoma pulmo comună în mările Negre și Azov, Rhopilema asamushi găsit în Marea Japoniei.

Jet scape scoici de scoici de mare

Scoici de scoici, de obicei culcat liniștit în partea de jos, când principalul lor dușman se apropie de ei - un prădător încântător de lent, dar extrem de insidios - stea de mare- strângeți puternic supapele învelișului lor, împingând apa din ea cu forță. Folosind astfel principiul propulsiei cu reacție, plutesc în sus și, continuând să deschidă și să închidă cochilia, pot înota o distanță considerabilă. Dacă, dintr-un motiv oarecare, scoica nu are timp să scape cu ea zbor cu jet, stea de mare o apucă cu mâinile, deschide coaja și o mănâncă...

Scoică(Pecten), un gen de nevertebrate marine din clasa bivalvelor (Bivalvia). Cochilia de scoici este rotunjită cu o margine dreaptă a balamalei. Suprafața sa este acoperită cu nervuri radiale divergente din partea de sus. Valvele cochiliei sunt închise de un mușchi puternic. Pecten maximus, Flexopecten glaber trăiesc în Marea Neagră; în Marea Japoniei și în Marea Okhotsk - Mizuhopecten yessoensis ( până la 17 cmîn diametru).

Pompă cu jet Rocker Dragonfly

temperament larve de libelule, sau ashny(Aeshna sp.) nu mai puțin prădător decât rudele sale înaripate. Timp de doi, și uneori de patru ani, trăiește în regatul subacvatic, se târăște de-a lungul fundului stâncos, urmărind micii locuitori acvatici, cu plăcere incluzând mormoloci de calibru destul de mare și prăjiți în dieta ei. În momentele de pericol, larva libelulei-legănoase decolează și se zvâcnește înainte, mânată de munca unui minunat pompa cu jet. Luând apă în intestinul posterior și apoi aruncând-o brusc afară, larva sare înainte, împinsă de forța de recul. Folosind astfel principiul propulsiei cu reacție, larva libelulei rocker se ascunde de amenințare urmărind-o cu smucituri și smucituri încrezătoare.

Impulsuri reactive ale „autostrăzii” nervoase a calmarilor

În toate cazurile de mai sus (principiile propulsiei cu jet a meduzei, scoicilor, larvelor libelulei rocker), șocurile și smuciturile sunt separate între ele prin intervale semnificative de timp, prin urmare, nu se realizează o viteză mare de mișcare. Pentru a crește viteza de mișcare, cu alte cuvinte, numărul de impulsuri reactive pe unitatea de timp, Necesar creșterea conducerii nervoase care excită contracția musculară, care servește un motor cu reacție viu. O astfel de conductivitate mare este posibilă cu un diametru mare al nervului.

Se știe că calmarii au cele mai mari fibre nervoase din regnul animal. În medie, ating 1 mm în diametru - de 50 de ori mai mare decât majoritatea mamiferelor - și conduc excitația cu o viteză 25 m/s. Și un calmar de trei metri dosidius(locuieste in largul coastei Chile) grosimea nervilor este fantastic de mare - 18 mm. Nervi groși ca frânghiile! Semnalele creierului - agenții cauzatori ai contracțiilor - se repetă de-a lungul „autostrăzii” nervoase a calmarului cu o viteză autoturism – 90 km/h.

Datorită calmarului, cercetările privind activitatea vitală a nervilor au avansat rapid de la începutul secolului al XX-lea. „Și cine știe, scrie naturalistul britanic Frank Lane, poate că acum există oameni care îi datorează calmarului că sistemul lor nervos este într-o stare normală...”

Viteza și manevrabilitatea calmarului se explică și prin excelent forme hidrodinamice corpul animalului, de ce calmar și poreclit „torpilă vie”.

calamari(Teuthoidea), un subordine al cefalopodelor din ordinul decapodelor. Dimensiunea este de obicei de 0,25-0,5 m, dar unele specii sunt cele mai mari nevertebrate(calamarii din genul Architeuthis ajung 18 m, inclusiv lungimea tentaculelor).
Corpul calmarilor este alungit, ascuțit în spate, în formă de torpilă, ceea ce determină viteza mare de mișcare a acestora ca în apă ( până la 70 km/h), și în aer (calamarii pot sări din apă la o înălțime pana la 7 m).

Motor cu reacție calamar

Propulsie cu reacție , folosit acum în torpile, avioane, rachete și proiectile spațiale, este de asemenea caracteristic cefalopode - caracatiță, sepie, calmar. De cel mai mare interes pentru tehnicieni și biofizicieni este motor cu reacție calamar. Atenție la cât de simplu, cu ce consum minim de material, natura a rezolvat această sarcină complexă și încă de neîntrecut ;-)

În esență, calmarul are două motoare fundamental diferite ( orez. 1a). Când se mișcă încet, folosește o înotătoare mare în formă de diamant, care se îndoaie periodic sub forma unui val care călătorește de-a lungul corpului. Calamarul folosește un motor cu reacție pentru a se arunca rapid.. Baza acestui motor este mantaua - țesutul muscular. Înconjoară corpul moluștei din toate părțile, formând aproape jumătate din volumul corpului său și formează un fel de rezervor - cavitatea mantalei - „camera de ardere” a unei rachete viiîn care apa este aspirată periodic. Cavitatea mantalei conține branhiile și organele interne ale calmarului ( orez. 1b).

Cu un mod de înot cu jet animalul aspiră apă prin fisura larg deschisă a mantalei în cavitatea mantalei din stratul limită. Decalajul mantalei este strâns „prins” cu „butoane” speciale după ce „camera de ardere” a unui motor viu este umplută cu apă de mare. Decalajul mantalei este situat aproape de mijlocul corpului calmarului, unde are cea mai mare grosime. Forța care provoacă mișcarea animalului este creată prin ejectarea unui jet de apă printr-o pâlnie îngustă, care se află pe suprafața abdominală a calmarului. Această pâlnie, sau sifon, - „duza” unui motor cu reacție viu.

„Duza” motorului este echipată cu o supapă specială iar mușchii îl pot întoarce. Prin modificarea unghiului de instalare al duzei pâlnie ( orez. 1c), calmarul înoată la fel de bine atât înainte, cât și înapoi (dacă înoată înapoi, pâlnia se extinde de-a lungul corpului, iar supapa este apăsată de peretele său și nu interferează cu jetul de apă care curge din cavitatea mantalei; atunci când calmarul are nevoie). pentru a merge înainte, capătul liber al pâlniei se alungește oarecum și se îndoaie în plan vertical, ieșirea sa este pliată și supapa ia o poziție îndoită). Împingerile cu jet și aspirația apei în cavitatea mantalei se succed una după alta cu o viteză imperceptibilă, iar calmarul zboară prin albastrul oceanului ca o rachetă.

Calamarul și motorul său cu reacție - figura 1

1a) calmar - torpilă vie; 1b) motor cu reacție calamar; 1c) poziția duzei și a valvei acesteia atunci când calmarul se mișcă înainte și înapoi.

Animalul petrece fracțiuni de secundă pe aportul de apă și expulzarea acesteia. Aspirând apă în cavitatea mantalei din partea pupa a corpului în perioadele de mișcare lentă prin inerție, calmarul efectuează astfel aspirarea stratului limită, prevenind astfel separarea fluxului în timpul curgerii instabile în jur. Prin creșterea porțiunilor de apă ejectată și creșterea contracției mantalei, calmarul crește ușor viteza de mișcare.

Motorul cu reacție calamar este foarte economic, astfel încât să poată atinge viteza 70 km/h; unii cercetători cred că chiar 150 km/h!

Inginerii au creat deja motor asemănător cu motorul cu reacție calamar: aceasta este tun de apa funcționează cu un motor convențional pe benzină sau diesel. De ce motor cu reacție calamar atrage în continuare atenția inginerilor și face obiectul unei cercetări atente de către biofizicieni? Pentru lucrul sub apă, este convenabil să aveți un dispozitiv care funcționează fără acces la aerul atmosferic. Căutarea creativă a inginerilor are ca scop crearea unui design motor cu hidroreacție, asemănător jet de aer…

Bazat pe cărți grozave:
„Biofizică la lecțiile de fizică” Cecilia Bunimovna Katz,
și „Primate ale mării” Igor Ivanovici Akimushkina

Kondakov Nikolai Nikolaevici (1908–1999) – Biolog sovietic, pictor de animale, candidat la științe biologice. Principala sa contribuție la știința biologică au fost desenele sale cu diverși reprezentanți ai faunei. Aceste ilustrații au fost incluse în multe publicații, cum ar fi Marea Enciclopedie Sovietică, Cartea Roșie a URSS, în atlase de animale și materiale didactice.

Akimușkin Igor Ivanovici (01.05.1929–01.01.1993) – Biolog sovietic, scriitor - popularizator al biologiei, autor al unor cărți de știință populară despre viața animală. Laureat al premiului „Knowledge” al Societății All-Union. Membru al Uniunii Scriitorilor din URSS. Cea mai faimoasă publicație a lui Igor Akimushkin este o carte în șase volume „Lumea animalelor”.

Materialele acestui articol vor fi utile pentru aplicare nu numai la lecţiile de fizicăși biologie dar şi în activităţile extraşcolare.
Material biofizic este extrem de benefică pentru mobilizarea atenției elevilor, pentru transformarea formulărilor abstracte în ceva concret și apropiat, care afectează nu doar sfera intelectuală, ci și cea emoțională.

Literatură:
§ Katz Ts.B. Biofizica la lectiile de fizica

§ § Akimushkin I.I. Primatele mării
Moscova: editura „Gândirea”, 1974
§ Tarasov L.V. Fizica în natură
Moscova: Editura Enlightenment, 1988

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

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

Orașul Perevoz
2011
Conţinut:

Introducere: Ce este propulsia cu reacție…………………………………………………………………………………………………………..3
Legea conservării impulsului………………………………………………………………………………….4
Aplicarea propulsiei cu reacție în natură……………………………….…....5
Utilizarea propulsiei cu reacție în tehnologie…….………...…..….….6
Propulsie cu reacție „Rachetă intercontinentală”…………..……………7
Baza fizică a motorului cu reacție..................... .................... 8
Clasificarea motoarelor cu reacție și caracteristicile utilizării lor……………………………………………………………………….………….……..9
Caracteristici ale proiectării și creării unei aeronave…..…10
Concluzie…………………………………………………………………………………………………………….11
Lista literaturii utilizate…………………………………………………………………..12

„Propulsie cu reacție”
Mișcarea cu jet - mișcarea unui corp datorită separării de acesta cu o anumită viteză a unei părți a acestuia. Mișcarea jetului este descrisă pe baza legii conservării impulsului.
Propulsiunea cu reacție, care este folosită acum în avioane, rachete și proiectile spațiale, este caracteristică caracatițelor, calmarilor, sepielor, meduzelor - toate, fără excepție, folosesc reacția (recul) unui jet de apă ejectat pentru a înota.
Exemple de propulsie cu reacție pot fi găsite și în lumea plantelor.
În țările din sud, crește o plantă numită „castraveți nebuni”. Trebuie doar să atingeți ușor fructul copt, asemănător castraveților, deoarece sare pe tulpină, iar prin orificiul format din fruct, lichidul cu semințe zboară cu o viteză de până la 10 m / s.

Castraveții înșiși zboară în direcția opusă. Trage un castravete nebun (altfel se numește „pistolul doamnei”) 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 interacțiuni ale 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. Luați în considerare două corpuri care interacționează care fac parte dintr-un sistem închis.
Forțele de interacțiune dintre aceste corpuri vor fi notate cu și Conform celei de-a treia legi a lui Newton Dacă aceste corpuri interacționează în timpul t, atunci impulsurile forțelor de interacțiune sunt identice ca valoare absolută și direcționate în direcții opuse: Să aplicăm a doua lege a lui Newton acestor corpuri. corpuri:

Această egalitate înseamnă că, ca urmare a interacțiunii dintre două corpuri, impulsul lor total nu s-a schimbat. Luând în considerare acum 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 momentelor tuturor corpurilor incluse în acest sistem. O reducere semnificativă a masei de lansare a rachetei poate fi realizată prin utilizarearachete cu mai multe etapecând etapele rachetei se separă pe măsură ce combustibilul se arde. Masele de containere care conțin combustibil, motoare uzate, sisteme de control etc. sunt excluse din procesul de accelerare ulterioară a rachetei. Pe calea creării de rachete economice în mai multe etape se 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 jet de apă aruncat din coajă în timpul unei compresii puternice a supapelor sale.

Caracatiță
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, primește apă prin deschiderea frontală, iar apa intră 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 care copiază o rachetă cu formele sale exterioare. 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.

„Aplicarea propulsiei cu reacție în tehnologie”
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 modele de mașini a fost, de asemenea, 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 rachetă pornit combustibil lichid, a propus un design de rachetă în mai multe etape, 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. 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.

Propulsie cu reacție „Rachetă intercontinentală”
Omenirea a visat întotdeauna să călătorească în spațiu. O varietate de mijloace pentru a atinge acest obiectiv au fost oferite de scriitori - science fiction, oameni de știință, visători. Dar timp de multe secole, nici un om de știință, nici un singur scriitor de science-fiction nu a putut inventa singurele mijloace de care dispune omul, cu ajutorul cărora este posibil să depășești forța gravitațională și să zbori în spațiu. K. E. Tsiolkovsky este fondatorul teoriei zborurilor spațiale.
Pentru prima dată, visul și aspirațiile multor oameni pentru prima dată ar putea fi 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 dovada științifică a posibilității de a folosi o rachetă pentru a zbura în spațiul cosmic, dincolo de atmosfera pământului și către alte planete sistem solar. Tsoilkovsky a numit o rachetă un aparat cu un motor cu reacție care folosește combustibilul și oxidantul pe ea.
După cum știți din cursul de fizică, o lovitură de la o armă este însoțită de recul. Conform legilor lui Newton, un glonț și un pistol s-ar împrăștia în direcții diferite cu aceeași viteză dacă ar avea aceeași masă. Masa aruncată de gaze creează o forță reactivă, datorită căreia se poate asigura mișcarea atât în ​​aer, cât și în spațiul fără aer, așa se produce recul. Cu cât forța de recul resimțită de umărul nostru este mai mare, cu atât este mai mare masa și viteza gazelor care se revarsă și, în consecință, 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 prezentată a lui Tsiolkovsky este fundația 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 unei rachete goale.
Astfel, s-a constatat că viteza maximă realizabilă a rachetei depinde în primul rând de viteza de scurgere a gazelor din duză. Și viteza gazelor de eșapament ale duzei, la rândul său, depinde de tipul de combustibil și de temperatura jetului de gaz. Deci, cu cât temperatura este mai mare, cu atât viteza este mai mare. Apoi, pentru o rachetă adevărată, trebuie să alegeți combustibilul cu cel mai mare nivel de calorii care oferă cea mai mare cantitate de căldură. Formula arată că, printre altele, viteza unei rachete depinde de masa inițială și finală a rachetei, de ce parte din greutatea acesteia cade pe combustibil și de ce parte - de structurile inutile (în ceea ce privește viteza de zbor): corp, mecanisme etc. d.
Principala concluzie 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 evacuare a gazelor este mai mare și cu atât numărul lui Tsiolkovsky este mai mare.

„Bazele fizice ale motorului cu reacție”
În inima puternicului modern motoare cu reactie diferite tipuri consta in principiul reactiei directe, i.e. principiul creării unei forțe motrice (sau împingere) sub forma unei reacții (recul) a unui jet 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 transformată în energie termică a produselor de ardere, iar apoi energia termică este utilizată pentru a efectua lucrări mecanice. Astfel de motoare includ motoarele alternative ale automobile, locomotivele diesel, turbinele cu abur și cu gaz ale centralelor electrice etc. După ce în motorul termic s-au format gaze fierbinți, care conțin energie termică mare, această energie trebuie transformată în energie mecanică. La urma urmei, scopul motoarelor este de a efectua lucrări mecanice, de a „mișca” ceva, de a-l pune în acțiune, nu contează dacă este vorba despre un dinam la cererea de a completa desenele unei centrale electrice, o motorină. locomotivă, o mașină sau un avion. Pentru ca energia termică a gazelor să fie transformată în energie mecanică, volumul acestora trebuie să crească. Cu o astfel de expansiune, gazele efectuează munca pentru care este cheltuită energia lor internă și termică.
Duza cu jet poate avea forme variate și, în plus, un design diferit, 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 îngustă. Dacă viteza de scurgere trebuie să depășească viteza sunetului, atunci duza primește forma unei țevi care se extinde sau, mai întâi, se îngustează și apoi se extinde (duza lui Love). Numai într-un tub de o asemenea formă, după cum arată teoria și experiența, este posibil să se disperseze gazul la viteze supersonice, să treacă peste „bariera sonică”.

„Clasificarea motoarelor cu reacție și caracteristicile utilizării lor”
Cu toate acestea, acest trunchi puternic, principiul reacției directe, a dat viață unei uriașe coroane a „arborelului genealogic” al familiei de motoare cu reacție. Pentru a se familiariza cu ramurile principale ale coroanei sale, încununând „trunchiul” reacției directe. În curând, după cum se poate vedea din figură (vezi mai jos), acest trunchi este împărțit în două părți, parcă despărțit de un fulger. Ambele trunchiuri noi sunt decorate în mod egal cu coroane puternice. Această împărțire s-a produs din cauza faptului că toate motoarele cu reacție „chimice” sunt împărțite în două clase, în funcție de dacă folosesc aer ambiental pentru munca lor sau nu.
Într-un motor fără compresor de alt tip, un ramjet, nici măcar nu există această grilă de supape și presiunea din camera de ardere crește ca urmare a presiunii dinamice, adică. decelerare a 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 aeronava zboară deja la o viteză suficient de mare, nu va dezvolta forță în parcare. Dar, pe de altă parte, la o viteză foarte mare, de 4-5 ori mai mare decât viteza sunetului, un 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.................