Poruka na temu mlaznog pogona u fizici. Na putu do izvanrednog otkrića

Među velikim tehničkim i znanstvenim dostignućima 20. stoljeća jedno od prvih mjesta nedvojbeno pripada rakete i teorija mlaznog pogona. Godine Drugog svjetskog rata (1941.-1945.) dovele su do neobično brzog poboljšanja u dizajnu mlaznih vozila. Barutne rakete ponovno su se pojavile na bojnim poljima, ali već na visokokaloričnijem bezdimnom TNT barutu ("Katyusha"). Stvorene su letjelice na mlazni pogon, bespilotne letjelice s impulsnim zračno-mlaznim motorima ("V-1") i balističke rakete dometa do 300 km ("V-2").

Raketna tehnologija danas postaje vrlo važna grana industrije koja se brzo razvija. Razvoj teorije leta mlaznih vozila jedan je od gorućih problema suvremenog znanstvenog i tehnološkog razvoja.

K. E. Tsiolkovsky učinio je mnogo za znanje osnove teorije gibanja raketa. Prvi je u povijesti znanosti formulirao i istražio problem proučavanja pravocrtnih gibanja raketa na temelju zakona teorijske mehanike. Kao što smo istaknuli, princip komuniciranja gibanja uz pomoć sila reakcije izbačenih čestica prepoznao je Ciolkovski još 1883. godine, ali njegovo stvaranje matematički stroge teorije mlaznog pogona datira još od kraja 19. stoljeća.

Ciolkovski je u jednom od svojih radova napisao: „Dugo sam gledao raketu, kao i svi ostali: sa stajališta zabave i male primjene. Ne sjećam se dobro kako mi je palo na pamet raditi proračune vezane uz raketu. Čini mi se da je prvo sjeme misli posadio slavni vizionar Jules Verne; probudio je moj mozak u određenom smjeru. Pojavile su se želje, iza želja je nastala aktivnost uma. ... Stari list sa završnim formulama vezanim uz mlazni uređaj označen je datumom 25. kolovoza 1898. godine.

“... Nikad nisam tvrdio da imam potpuno rješenje problema. Prvo neizbježno dolaze: misao, fantazija, bajka. Nakon njih slijedi znanstvena kalkulacija. I na kraju, egzekucija kruni misao. Moj rad na svemirskim putovanjima pripada srednjoj fazi stvaralaštva. Više od ikoga razumijem ponor koji dijeli ideju od njezine realizacije, jer tijekom života nisam samo razmišljao i računao, nego sam i izvršavao, i rukama radio. Međutim, nemoguće je ne biti ideja: izvršenju prethodi misao, točan izračun je fantazija.

Godine 1903. časopis Nauchnoye Obozrenie objavio je prvi članak Konstantina Eduardoviča o raketnoj tehnologiji, koji se zvao "Istraživanje svjetskih prostora mlaznim uređajima". U ovom radu je na temelju najjednostavnijih zakona teorijske mehanike (zakon očuvanja količine gibanja i zakon neovisnog djelovanja sila) dana teorija leta rakete i obrazložena mogućnost korištenja mlaznih vozila za međuplanetarne komunikacije. (Stvaranje opće teorije gibanja tijela čija se masa mijenja u procesu gibanja pripada profesoru I. V. Meshchersky (1859-1935)).

Ideja o korištenju rakete za rješavanje znanstvenih problema, korištenje mlaznih motora za stvaranje pokreta grandioznih međuplanetarnih brodova u potpunosti pripada Tsiolkovskom. Utemeljitelj je suvremenih tekućih raketa dugog dometa, jedan od tvoraca novog poglavlja u teorijskoj mehanici.

Klasična mehanika, koja proučava zakone gibanja i ravnoteže materijalnih tijela, temelji se na tri zakona gibanja, jasno i striktno formulirao engleski znanstvenik davne 1687. godine. Ove zakone koristili su mnogi istraživači za proučavanje gibanja tijela čija se masa tijekom gibanja nije mijenjala. Razmatrani su vrlo važni slučajevi gibanja i stvorena je velika znanost – mehanika tijela stalne mase. Aksiomi mehanike tijela stalne mase ili Newtonovi zakoni gibanja bili su generalizacija svih dotadašnjih razvoja mehanike. Danas su osnovni zakoni mehaničkog gibanja navedeni u svim udžbenicima fizike za srednje škole. Ovdje ćemo dati sažetak Newtonovih zakona gibanja, budući da je sljedeći korak u znanosti, koji je omogućio proučavanje gibanja raketa, bio daljnji razvoj metoda klasične mehanike.

Esej

Fizika

Na temu:

"Mlazni pogon"

Završio učenik SŠ br.5

G. Lobnya, 10 "B" razred,

Stepanenko Inna Yurievna

Mlazni pogon.

Čovječanstvo je stoljećima sanjalo o svemirskim letovima. Pisci znanstvene fantastike predložili su različite načine za postizanje tog cilja. U 17. stoljeću pojavila se priča francuskog pisca Cyrano de Bergeraca o letu na Mjesec. Junak ove priče stigao je na Mjesec u željeznim kolima, preko kojih je neprestano bacao jak magnet. Privučen njime, kola su se uzdizala sve više i više iznad Zemlje dok nisu stigla do Mjeseca. I barun Munchausen je rekao da se popeo na Mjesec na stabljici graha.

Ali niti jedan znanstvenik, niti jedan pisac znanstvene fantastike već stoljećima nije uspio navesti jedina sredstva koja su na raspolaganju čovjeku, uz pomoć kojih se može savladati sila gravitacije i letjeti u svemir. To je učinio ruski znanstvenik Konstantin Eduardovič Ciolkovski (1857.-1935.). Pokazao je da je jedini uređaj koji može savladati gravitaciju raketa, tj. aparat s mlaznim motorom koji koristi gorivo i oksidans koji se nalazi na samom aparatu.

Mlazni motor je motor koji pretvara kemijsku energiju goriva u kinetičku energiju mlaza plina, dok motor dobiva brzinu u suprotnom smjeru. Na kojim principima i fizikalnim zakonima se temelji njegovo djelovanje?

Svi znaju da pucanj iz pištolja prati trzaj. Kad bi težina metka bila jednaka težini pištolja, razletjeli bi se istom brzinom. Do trzaja dolazi jer odbačena masa plinova stvara reaktivnu silu, zahvaljujući kojoj se može osigurati kretanje i u zračnom i u bezzračnom prostoru. I što je veća masa i brzina plinova koji izlaze, to je veća povratna sila koju osjeća naše rame, to je jača reakcija pištolja, to je veća reaktivna sila. To se lako može objasniti iz zakona održanja količine gibanja, koji kaže da geometrijski (tj. vektorski) zbroj impulsa tijela koja čine zatvoreni sustav ostaje konstantan za bilo kakva gibanja i interakcije tijela sustava, tj.

K. E. Tsiolkovsky izveo je formulu koja vam omogućuje izračunavanje maksimalne brzine koju raketa može razviti. Evo formule:

Ovdje je v max najveća brzina rakete, v 0 početna brzina, v r brzina istjecanja plinova iz mlaznice, m početna masa goriva, a M masa prazne rakete. Kao što je vidljivo iz formule, ta najveća moguća brzina ovisi prvenstveno o brzini istjecanja plinova iz mlaznice, koja opet ovisi prvenstveno o vrsti goriva i temperaturi mlaza plina. Što je viša temperatura, veća je brzina. To znači da je za raketu potrebno odabrati najkaloričnije gorivo koje daje najveću količinu topline. Iz formule također proizlazi da ta brzina ovisi i o početnoj i konačnoj masi rakete, tj. na koji dio njegove težine otpada na gorivo, a na koji dio - na beskorisne (u smislu brzine leta) strukture: trup, mehanizme itd.

Ova formula Tsiolkovskog je temelj na kojem se temelji cijeli proračun modernih projektila. Omjer mase goriva i mase rakete na kraju rada motora (tj. u biti prema težini prazne rakete) naziva se broj Ciolkovskog.

Glavni zaključak iz ove formule je da će se u bezzračnom prostoru raketa razvijati što je veća brzina, što je veća brzina istjecanja plinova i što je veći broj Ciolkovskog.

Zaključak.

U svoje osobno ime ću dodati da je opis rada interkontinentalne balističke rakete koji sam dao zastario i odgovara razini razvoja znanosti i tehnologije 60-ih godina, ali zbog ograničenog pristupa suvremenoj znanstvenoj građi , nisam u mogućnosti dati točan opis rada moderne interkontinentalne balističke rakete ultra-dugog dometa. Međutim, istaknuo sam opća svojstva svojstvena svim raketama, tako da svoj zadatak smatram obavljenim.

Popis korištene literature:

Deryabin V. M. Zakoni očuvanja u fizici. – M.: Prosvjetljenje, 1982.

Gelfer Ya. M. Zakoni očuvanja. – M.: Nauka, 1967.

Tijelo K. Svijet bez oblika. – M.: Mir, 1976.

Dječja enciklopedija. - M .: Izdavačka kuća Akademije nauka SSSR-a, 1959.

Esej o fizici na temu: "Mlazni pogon" Izvršio učenik srednje škole br. 5 G. Lobnya, 10. "B" razred, Stepanenko Inna Yurievna 2006. Reaktivno kretanje. Stoljećima je čovječanstvo sanjalo o svemiru

Za mnoge ljude sam koncept "mlaznog pogona" snažno je povezan sa suvremenim dostignućima u znanosti i tehnologiji, posebice fizici, au glavi im se pojavljuju slike mlaznih letjelica ili čak svemirskih letjelica koje lete nadzvučnom brzinom uz pomoć zloglasnih mlaznih motora. . Zapravo, fenomen mlaznog pogona mnogo je stariji od samog čovjeka, jer se pojavio mnogo prije nas, ljudi. Da, mlazni pogon aktivno je zastupljen u prirodi: meduze, sipe milijunima godina plivaju u morskim dubinama po istom principu po kojem danas lete moderni nadzvučni mlazni zrakoplovi.

Povijest mlaznog pogona

Od davnina su razni znanstvenici promatrali fenomene mlaznog pogona u prirodi, o čemu je prije ikoga pisao starogrčki matematičar i mehaničar Heron, no dalje od teorije nikada nije otišao.

Ako govorimo o praktičnoj primjeni mlaznog pogona, onda su tu prvi bili inventivni Kinezi. Otprilike u 13. stoljeću pretpostavili su posuditi princip kretanja hobotnica i sipa u izumu prvih raketa, koje su počeli koristiti i za vatromet i za vojne operacije (kao vojno i signalno oružje). Nešto kasnije, ovaj korisni izum Kineza usvojili su Arapi, a od njih Europljani.

Naravno, prve uvjetno mlazne rakete imale su relativno primitivan dizajn i nekoliko stoljeća praktički se nisu razvijale ni na koji način, činilo se da je povijest razvoja mlaznog pogona zamrznuta. Proboj u ovom pitanju dogodio se tek u 19. stoljeću.

Tko je otkrio mlazni pogon?

Možda se lovorika otkrivača mlaznog pogona u "novom vremenu" može dodijeliti Nikolaju Kibalčiču, ne samo talentiranom ruskom izumitelju, već i honorarnom revolucionaru-narodnom dobrovoljcu. Svoj projekt mlaznog motora i letjelice za ljude napravio je dok je sjedio u kraljevskom zatvoru. Kasnije je Kibalchich pogubljen zbog svog revolucionarnog djelovanja, a njegov je projekt ostao skupljati prašinu na policama arhiva carske tajne policije.

Kasnije su radovi Kibalchicha u tom smjeru otkriveni i dopunjeni radovima drugog talentiranog znanstvenika, K. E. Tsiolkovskog. Od 1903. do 1914. objavio je niz radova koji su uvjerljivo dokazali mogućnost korištenja mlaznog pogona u stvaranju svemirskih letjelica za istraživanje svemira. Također je formirao princip korištenja višestupanjskih raketa. Do danas se mnoge ideje Ciolkovskog koriste u raketnoj znanosti.

Primjeri mlaznog pogona u prirodi

Sigurno ste plivajući u moru vidjeli meduze, ali teško da ste pomislili da se ova nevjerojatna (a uz to i spora) stvorenja jednako kreću zahvaljujući mlaznom pogonu. Naime, smanjivanjem svoje prozirne kupole istiskuju vodu koja meduzama služi kao svojevrsni “mlazni motor”.

I sipa ima sličan mehanizam kretanja - kroz poseban lijevak ispred tijela i kroz bočni prorez uvlači vodu u svoju škržnu šupljinu, a zatim je snažno izbacuje kroz lijevak, usmjeren natrag ili u stranu ( ovisno o smjeru kretanja koji je potreban sipi).

Ali najzanimljiviji mlazni motor koji je priroda stvorila nalazi se u lignjama koje se s pravom mogu nazvati "živim torpedima". Uostalom, čak i tijelo ovih životinja svojim oblikom podsjeća na raketu, iako je zapravo sve upravo suprotno - ova raketa svojim dizajnom kopira tijelo lignje.

Ako lignja treba brzo zabaciti, koristi svoj prirodni mlazni motor. Tijelo joj je obavijeno plaštom, posebnim mišićnim tkivom, a polovica volumena cijele lignje otpada na plaštanu šupljinu u koju usisava vodu. Zatim naglo izbacuje sakupljeni mlaz vode kroz usku mlaznicu, dok svih svojih deset pipaka savija preko glave tako da poprime aerodinamičan oblik. Zahvaljujući tako savršenoj mlaznoj navigaciji, lignje mogu doseći impresivnu brzinu od 60-70 km na sat.

Među vlasnicima mlaznog motora u prirodi postoje i biljke, naime takozvani "ludi krastavac". Kad joj plodovi sazriju, na najmanji dodir izbacuje gluten sa sjemenkama

Zakon mlaznog pogona

Lignje, "ludi krastavci", meduze i druge sipe koriste mlazni pogon od davnina, ne razmišljajući o njegovoj fizičkoj suštini, no mi ćemo pokušati dokučiti u čemu je bit mlaznog pogona, koje se kretanje naziva mlaznim, dati to je definicija.

Za početak možete pribjeći jednostavnom eksperimentu - ako običan balon napuhate zrakom i, ne vežući ga, pustite da leti, on će letjeti ubrzano dok ne ostane bez zraka. Ovaj fenomen objašnjava treći Newtonov zakon, koji kaže da dva tijela međusobno djeluju silama jednake veličine i suprotnog smjera.

Odnosno, sila udarca lopte u strujanje zraka koje izlazi iz nje jednaka je sili kojom zrak odbija loptu od sebe. Raketa također radi na principu sličnom lopti, koja velikom brzinom izbacuje dio svoje mase, dok u suprotnom smjeru dobiva snažno ubrzanje.

Zakon održanja količine gibanja i mlazni pogon

Fizika objašnjava proces mlaznog pogona. Moment je umnožak mase tijela i njegove brzine (mv). Kada raketa miruje, njen moment i brzina su nula. Kada se iz njega počne izbacivati ​​mlaz, tada ostatak, prema zakonu očuvanja količine gibanja, mora dobiti takvu brzinu pri kojoj će ukupni zamah još uvijek biti jednak nuli.

Formula mlaznog pogona

Općenito, mlazni pogon se može opisati sljedećom formulom:
m s v s +m p v p =0
m s v s =-m p v p

gdje je m s v s zamah koji stvara mlaz plinova, m p v p zamah koji primi raketa.

Znak minus pokazuje da su smjer rakete i sila mlaznog pogona suprotni.

Mlazni pogon u tehnici – princip rada mlaznog motora

U suvremenoj tehnologiji mlazni pogon igra vrlo važnu ulogu, jer mlazni motori pokreću zrakoplove i svemirske letjelice. Sam uređaj mlaznog motora može se razlikovati ovisno o veličini i namjeni. Ali na ovaj ili onaj način, svatko od njih ima

• opskrba gorivom,
• komora za izgaranje goriva,
• mlaznica, čija je zadaća ubrzanje mlazne struje.

Ovako izgleda mlazni motor.

Mlazni pogon, video

I na kraju, zabavan video o fizikalnim eksperimentima s mlaznim pogonom.

Mlazni pogon u prirodi i tehnici

SAŽETAK IZ FIZIKE

Mlazni pogon- kretanje koje nastaje kada se dio tijela određenom brzinom odvoji od tijela.

Reaktivna sila nastaje bez ikakve interakcije s vanjskim tijelima.

Primjena mlaznog pogona u prirodi

Mnogi od nas u životu su se susreli kupajući se u moru s meduzama. U svakom slučaju, u Crnom moru ih ima dovoljno. Ali malo je ljudi pomislilo da meduze također koriste mlazni pogon za kretanje. Osim toga, tako se kreću ličinke vretenaca i neke vrste morskog planktona. I često je učinkovitost morskih beskralješnjaka pri korištenju mlaznog pogona mnogo veća od one tehničkih izuma.

Mlazni pogon koriste mnogi mekušci - hobotnice, lignje, sipe. Na primjer, mekušac morske kapice kreće se naprijed zbog reaktivne sile mlaza vode izbačene iz školjke tijekom oštre kompresije njegovih ventila.

Hobotnica

Sipa

Sipa se, kao i većina glavonožaca, u vodi kreće na sljedeći način. Ona uzima vodu u škržnu šupljinu kroz bočni prorez i poseban lijevak ispred tijela, a zatim snažno izbacuje mlaz vode kroz lijevak. Sipa usmjerava cijev lijevka u stranu ili natrag i, brzo istiskujući vodu iz nje, može se kretati u različitim smjerovima.

Salpa je morska životinja prozirnog tijela, pri kretanju prima vodu kroz prednji otvor, a voda ulazi u široku šupljinu unutar koje su dijagonalno razvučene škrge. Čim životinja popije veliki gutljaj vode, rupa se zatvori. Tada se skupljaju uzdužni i poprečni mišići salpe, skuplja se cijelo tijelo, a kroz stražnji otvor istiskuje se voda. Reakcija mlaza koji istječe gura salpu prema naprijed.

Od najvećeg interesa je mlazni motor squid. Lignja je najveći beskralješnjak stanovnik oceanskih dubina. Lignje su dosegle najvišu razinu izvrsnosti u mlaznoj navigaciji. Imaju čak i tijelo svojim vanjskim oblicima koje kopira raketu (ili, bolje rečeno, raketa kopira lignju, budući da je u ovom pitanju neosporan prioritet). Kada se polako kreće, lignja koristi veliku peraju u obliku dijamanta, koja se povremeno savija. Za brzo bacanje koristi mlazni motor. Mišićno tkivo - plašt okružuje tijelo mekušaca sa svih strana, volumen njegove šupljine je gotovo pola volumena tijela lignje. Životinja usisava vodu u šupljinu plašta, a zatim naglo izbacuje mlaz vode kroz usku mlaznicu i kreće se unatrag velikom brzinom. U ovom slučaju, svih deset pipaka lignje skupljaju se u čvor iznad glave i dobivaju aerodinamični oblik. Mlaznica je opremljena posebnim ventilom, a mišići ga mogu okrenuti, mijenjajući smjer kretanja. Motor za lignje je vrlo ekonomičan, može postići brzine do 60 - 70 km / h. (Neki istraživači vjeruju da čak i do 150 km / h!) Nije uzalud što se lignja naziva "živim torpedom". Savijajući pipke presavijene u snop udesno, lijevo, gore ili dolje, lignje se okreću u jednom ili drugom smjeru. Budući da je takav upravljač vrlo velik u usporedbi sa samom životinjom, dovoljno je njegovo lagano pomicanje da lignja, čak i pri punoj brzini, lako izbjegne sudar s preprekom. Oštar okret volana - i plivač žuri u suprotnom smjeru. Sada je savio kraj lijevka unatrag i sada klizi glavom naprijed. Zakrivio ga je udesno - a potisak ga je odbacio ulijevo. Ali kad trebate brzo plivati, lijevak uvijek strši točno između pipaka, a lignja juri s repom naprijed, kao što bi trčao rak - trkač obdaren okretnošću konja.

Ako nema potrebe za žurbom, lignje i sipe plivaju valovito perajama - minijaturni valovi prolaze kroz njih od naprijed prema natrag, a životinja graciozno klizi, povremeno se gurajući i mlazom vode izbačenim ispod plašta. Tada su jasno vidljivi pojedinačni udari koje mekušac prima u trenutku erupcije vodenih mlaznica. Neki glavonošci mogu postići brzinu i do pedeset pet kilometara na sat. Čini se da nitko nije napravio izravna mjerenja, ali o tome se može suditi po brzini i dometu letećih lignji. I takvi, ispada, postoje talenti u rođacima hobotnica! Najbolji pilot među mekušcima je lignja stenoteuthis. Engleski mornari ga zovu - leteća lignja ("leteća lignja"). Ovo je mala životinja veličine haringe. Progoni ribu takvom brzinom da često iskoči iz vode, jureći njezinom površinom poput strijele. Ovom triku pribjegava i kako bi spasio život od predatora – tune i skuše. Razvivši maksimalni potisak mlaza u vodi, lignja pilot uzlijeće u zrak i leti iznad valova više od pedeset metara. Vrhunac leta žive rakete leži tako visoko iznad vode da leteće lignje često padaju na palube prekooceanskih brodova. Četiri-pet metara nije rekordna visina do koje se lignje dižu u nebo. Ponekad lete i više.

Engleski istraživač školjkaša dr. Rees opisao je u znanstvenom članku lignju (samo 16 centimetara dugu), koja je, preletjevši prilično udaljenost kroz zrak, pala na most jahte, koji se uzdizao gotovo sedam metara iznad vode.

Događa se da mnoge leteće lignje padnu na brod u svjetlucavom slapu. Antički pisac Trebius Niger jednom je ispričao tužnu priču o brodu koji je navodno čak i potonuo pod teretom letećih lignji koje su pale na njegovu palubu. Lignje mogu poletjeti bez ubrzanja.

Hobotnice također mogu letjeti. Francuski prirodoslovac Jean Verani vidio je kako se obična hobotnica ubrzala u akvariju i iznenada iskočila unatrag iz vode. Opisavši u zraku luk dug oko pet metara, gurnuo se natrag u akvarij. Dobivajući brzinu za skok, hobotnica se kretala ne samo zbog mlaznog potiska, već je veslala i pipcima.
Vrećaste hobotnice plivaju, naravno, gore od lignji, ali u kritičnim trenucima mogu pokazati rekordnu klasu za najbolje sprintere. Osoblje kalifornijskog akvarija pokušalo je fotografirati hobotnicu kako napada raka. Hobotnica je jurišala na plijen takvom brzinom da je na filmu, čak i pri najvećoj brzini snimanja, uvijek bilo maziva. Dakle, bacanje je trajalo stotinke sekunde! Obično hobotnice plivaju relativno sporo. Joseph Signl, koji je proučavao migraciju hobotnica, izračunao je da hobotnica od pola metra pliva morem prosječnom brzinom od oko petnaest kilometara na sat. Svaki mlaz vode izbačen iz lijevka gura je naprijed (točnije, natrag, jer hobotnica pliva unatrag) dva do dva i pol metra.

Mlazno gibanje može se naći i u biljnom svijetu. Na primjer, zreli plodovi "ludog krastavca" pri najmanjem dodiru odbijaju se od stabljike, a ljepljiva tekućina sa sjemenkama izbacuje se snagom iz stvorene rupe. Sam krastavac leti u suprotnom smjeru do 12 m.

Poznavajući zakon očuvanja količine gibanja, možete promijeniti vlastitu brzinu kretanja u otvorenom prostoru. Ako ste u čamcu i imate teško kamenje, tada će vas bacanje kamenja u određenom smjeru pomaknuti u suprotnom smjeru. Isto će se dogoditi u svemiru, ali za to se koriste mlazni motori.

Svi znaju da pucanj iz pištolja prati trzaj. Kad bi težina metka bila jednaka težini pištolja, razletjeli bi se istom brzinom. Do trzaja dolazi jer odbačena masa plinova stvara reaktivnu silu, zahvaljujući kojoj se može osigurati kretanje i u zračnom i u bezzračnom prostoru. I što je veća masa i brzina plinova koji izlaze, to je veća povratna sila koju osjeća naše rame, to je jača reakcija pištolja, to je veća reaktivna sila.

Primjena mlaznog pogona u tehnici

Čovječanstvo je stoljećima sanjalo o svemirskim letovima. Pisci znanstvene fantastike predložili su različite načine za postizanje tog cilja. U 17. stoljeću pojavila se priča francuskog pisca Cyrano de Bergeraca o letu na Mjesec. Junak ove priče stigao je na Mjesec u željeznim kolima, preko kojih je neprestano bacao jak magnet. Privučen njime, kola su se uzdizala sve više i više iznad Zemlje dok nisu stigla do Mjeseca. I barun Munchausen je rekao da se popeo na Mjesec na stabljici graha.

Krajem prvog tisućljeća nove ere Kina je izumila mlazni pogon koji je pokretao rakete - bambusove cijevi punjene barutom, koristile su se i za zabavu. Jedan od prvih projekata automobila također je bio s mlaznim motorom i taj je projekt pripadao Newtonu

Autor prvog svjetskog projekta mlaznog zrakoplova dizajniranog za ljudski let bio je ruski revolucionar N.I. Kibalchich. Smaknut je 3. travnja 1881. zbog sudjelovanja u pokušaju atentata na cara Aleksandra II. Svoj je projekt razvio u zatvoru nakon smrtne presude. Kibalchich je napisao: “Dok sam u zatvoru, nekoliko dana prije svoje smrti, pišem ovaj projekt. Vjerujem u izvedivost svoje ideje i to me uvjerenje podupire u mom strašnom položaju... Mirno ću dočekati smrt, znajući da moja ideja neće umrijeti sa mnom.

Ideju o korištenju raketa za svemirske letove predložio je početkom našeg stoljeća ruski znanstvenik Konstantin Eduardovič Ciolkovski. Godine 1903. objavljen je članak učitelja gimnazije u Kalugi K.E. Tsiolkovsky "Istraživanje svjetskih prostora mlaznim uređajima". Ovo djelo sadržavalo je najvažniju matematičku jednadžbu za astronautiku, danas poznatu kao "formula Ciolkovskog", koja je opisivala gibanje tijela promjenjive mase. Nakon toga je razvio shemu za raketni motor na tekuće gorivo, predložio dizajn višestupanjske rakete i izrazio ideju o mogućnosti stvaranja cijelih svemirskih gradova u orbiti blizu Zemlje. Pokazao je da je jedini uređaj koji može savladati gravitaciju raketa, tj. aparat s mlaznim motorom koji koristi gorivo i oksidans koji se nalazi na samom aparatu.

Mlazni motor- ovo je motor koji pretvara kemijsku energiju goriva u kinetičku energiju mlaza plina, dok motor dobiva brzinu u suprotnom smjeru.

Ideju K. E. Tsiolkovskog proveli su sovjetski znanstvenici pod vodstvom akademika Sergeja Pavloviča Koroljeva. Prvi umjetni Zemljin satelit u povijesti lansiran je raketom u Sovjetskom Savezu 4. listopada 1957. godine.

Princip mlaznog pogona nalazi široku praktičnu primjenu u zrakoplovstvu i astronautici. U svemiru ne postoji medij s kojim bi tijelo moglo komunicirati i time mijenjati smjer i modul svoje brzine, stoga se za svemirske letove mogu koristiti samo mlazne letjelice, odnosno rakete.

Raketni uređaj

Gibanje rakete temelji se na zakonu održanja količine gibanja. Ako se u nekom trenutku tijelo izbaci iz rakete, ono će dobiti isti zamah, ali usmjeren u suprotnom smjeru

U svakoj raketi, bez obzira na dizajn, uvijek postoji ljuska i gorivo s oksidansom. Oklop rakete uključuje teret (u ovom slučaju svemirsku letjelicu), odjeljak za instrumente i motor (komora za izgaranje, pumpe itd.).

Glavna masa rakete je gorivo s oksidansom (oksidans je potreban za održavanje gorenja goriva, jer u svemiru nema kisika).

Gorivo i oksidans pumpaju se u komoru za izgaranje. Gorivo, goreći, pretvara se u plin visoke temperature i visokog tlaka. Zbog velike razlike tlakova u komori za izgaranje iu vanjskom prostoru, plinovi iz komore za izgaranje izbijaju u snažnom mlazu kroz posebno oblikovano zvono, koje se naziva mlaznica. Svrha mlaznice je povećanje brzine mlaza.

Prije nego se raketa lansira, njezin moment je nula. Kao rezultat međudjelovanja plina u komori za izgaranje i svih ostalih dijelova rakete, plin koji izlazi kroz mlaznicu dobiva određeni impuls. Tada je raketa zatvoreni sustav, a njen ukupni moment nakon lansiranja mora biti jednak nuli. Prema tome, ljuska rakete, što god da je u njoj, prima impuls jednak po apsolutnoj vrijednosti impulsu plina, ali suprotnog smjera.

Najmasovniji dio rakete, dizajniran za lansiranje i ubrzavanje cijele rakete, naziva se prvi stupanj. Kada prvi masivni stupanj višestupanjske rakete tijekom ubrzanja iscrpi sve rezerve goriva, on se odvaja. Daljnje ubrzanje nastavlja drugi, manje masivni stupanj, te na brzinu postignutu uz pomoć prvog stupnja dodaje još malo brzine, a zatim se odvaja. Treći stupanj nastavlja povećavati svoju brzinu do potrebne vrijednosti i isporučuje teret u orbitu.

Prva osoba koja je letjela u svemir bio je Jurij Aleksejevič Gagarin, građanin Sovjetskog Saveza. 12. travnja 1961. Obišao je zemaljsku kuglu na satelitskom brodu Vostok

Sovjetske rakete prve su stigle do Mjeseca, obišle ​​Mjesec i sa Zemlje fotografirale njegovu nevidljivu stranu, prve su dospjele do planeta Venere i na njegovu površinu dopremile znanstvene instrumente. Godine 1986. dvije sovjetske svemirske letjelice "Vega-1" i "Vega-2" proučavale su Halleyev komet iz neposredne blizine, približavajući se Suncu jednom u 76 godina.

Pojam mlaznog pogona i mlaznog potiska

Mlazni pogon (sa stajališta, primjeri u prirodi)- kretanje koje nastaje kada se dio tijela određenom brzinom odvoji od tijela.

Princip mlaznog pogona temelji se na zakonu očuvanja količine gibanja izoliranog mehaničkog sustava tijela:

Odnosno, ukupni impuls sustava čestica je konstantna vrijednost. U nedostatku vanjskih utjecaja moment količine gibanja sustava je nula i moguće ga je promijeniti iznutra zahvaljujući mlaznom potisku.

Mlazni potisak (sa stajališta, primjeri u prirodi)- sila reakcije odvajajućih čestica, koja djeluje u točki središta istjecanja (za raketu - središte izreza mlaznice motora) i usmjerena je suprotno od vektora brzine odvajajućih čestica.

Masa radnog fluida (rakete)

Opće ubrzanje radnog tijela

Brzina isteka odvojenih čestica (plinova)

Svake sekunde potrošnje goriva

Primjeri mlaznog pogona u neživoj prirodi

Mlazno gibanje može se naći i u biljnom svijetu. U južnim zemljama (i ovdje na obali Crnog mora) raste biljka pod nazivom "ludi krastavac".

Latinski naziv roda Ecballium dolazi od grčke riječi sa značenjem - izbacujem, prema građi ploda koji izbacuje sjemenke.

Plodovi ludog krastavca su modrozeleni ili zeleni, sočni, duguljasti ili duguljasto jajoliki, dugi 4-6 cm, široki 1,5-2,5 cm, čekinjasti, na oba kraja tupi, višesjemeni (slika 1). Sjemenke su izdužene, sitne, stisnute, glatke, usko obrubljene, duge oko 4 mm. Kad sjemenke sazriju, tkivo koje ih okružuje pretvara se u sluzavu masu. Pritom se u plodu stvara veliki pritisak, uslijed čega se plod odvaja od peteljke, a sjemenke se zajedno sa sluzima silinom izbacuju kroz nastalu rupu. Sami krastavci odlijeću u suprotnom smjeru. Puca u ludi krastavac (inače se naziva "damski pištolj") više od 12 m (slika 2).

Primjeri mlaznog pogona u životinjskom carstvu

Morska stvorenja

Mnoge morske životinje koriste mlazni pogon za kretanje, uključujući meduze, jakobove kapice, hobotnice, lignje, sipe, salpe i neke vrste planktona. Svi koriste reakciju izbačenog mlaza vode, razlika je u građi tijela, a samim tim i u načinu unosa i izbacivanja vode.

Mekušac morske kapice (slika 3) kreće se zahvaljujući reaktivnoj sili vodenog mlaza izbačenog iz školjke tijekom oštre kompresije njegovih ventila. Ovakvo kretanje primjenjuje u slučaju opasnosti.

Sipe (Slika 4) i hobotnice (Slika 5) kroz bočni prorez i poseban lijevak ispred tijela uzimaju vodu u škržnu šupljinu, a zatim kroz lijevak snažno izbacuju mlaz vode. Sipa usmjerava cijev lijevka u stranu ili natrag i, brzo istiskujući vodu iz nje, može se kretati u različitim smjerovima. Hobotnice, preklapajući svoje pipke preko glave, daju svom tijelu aerodinamičan oblik i tako mogu kontrolirati svoje kretanje, mijenjajući njegov smjer.

Hobotnice mogu čak i letjeti. Francuski prirodoslovac Jean Verani vidio je kako se obična hobotnica ubrzala u akvariju i iznenada iskočila unatrag iz vode. Opisavši u zraku luk dug oko pet metara, gurnuo se natrag u akvarij. Dobivajući brzinu za skok, hobotnica se kretala ne samo zbog mlaznog potiska, već je veslala i pipcima.

Salpa (slika 6) je morska životinja prozirnog tijela, pri kretanju prima vodu kroz prednji otvor, a voda ulazi u široku šupljinu, unutar koje su dijagonalno rastegnute škrge. Čim životinja popije veliki gutljaj vode, rupa se zatvori. Tada se skupljaju uzdužni i poprečni mišići salpe, skuplja se cijelo tijelo i voda se istiskuje kroz stražnji otvor.

Lignje (slika 7). Mišićno tkivo - plašt okružuje tijelo mekušaca sa svih strana, volumen njegove šupljine je gotovo pola volumena tijela lignje. Životinja usisava vodu u šupljinu plašta, a zatim naglo izbacuje mlaz vode kroz usku mlaznicu i kreće se unatrag velikom brzinom. U ovom slučaju, svih deset pipaka lignje skupljaju se u čvor iznad glave i dobivaju aerodinamični oblik. Mlaznica je opremljena posebnim ventilom, a mišići ga mogu okrenuti, mijenjajući smjer kretanja. Squid motor je vrlo ekonomičan i sposoban je za brzine do 60 - 70 km / h. Savijajući pipke presavijene u snop udesno, lijevo, gore ili dolje, lignje se okreću u jednom ili drugom smjeru. Budući da je takav upravljač vrlo velik u usporedbi sa samom životinjom, dovoljno je njegovo lagano pomicanje da lignja, čak i pri punoj brzini, lako izbjegne sudar s preprekom. Ali kada morate brzo plivati, lijevak uvijek strši točno između pipaka, a lignja juri s repom naprijed.

Inženjeri su već stvorili motor sličan motoru za lignje. Zove se vodeni mlaz. U njemu se voda usisava u komoru. A onda se iz njega izbacuje kroz mlaznicu; plovilo se kreće u smjeru suprotnom od smjera izbacivanja mlaza. Voda se usisava pomoću konvencionalnog benzinskog ili dizelskog motora (vidi Dodatak).

Najbolji pilot među mekušcima je lignja stenoteuthis. Pomorci je zovu - "leteća lignja". Progoni ribu takvom brzinom da često iskoči iz vode, jureći njezinom površinom poput strijele. Ovom triku pribjegava i kako bi spasio život od predatora – tune i skuše. Razvivši maksimalni potisak mlaza u vodi, lignja pilot uzlijeće u zrak i leti iznad valova više od pedeset metara. Vrhunac leta žive rakete leži tako visoko iznad vode da leteće lignje često padaju na palube prekooceanskih brodova. Četiri-pet metara nije rekordna visina do koje se lignje dižu u nebo. Ponekad lete i više.

Engleski istraživač školjkaša dr. Rees opisao je u znanstvenom članku lignju (samo 16 centimetara dugu), koja je, preletjevši prilično udaljenost kroz zrak, pala na most jahte, koji se uzdizao gotovo sedam metara iznad vode.

Događa se da mnoge leteće lignje padnu na brod u svjetlucavom slapu. Antički pisac Trebius Niger jednom je ispričao tužnu priču o brodu koji je navodno čak i potonuo pod teretom letećih lignji koje su pale na njegovu palubu.

Insekti

Ličinke vretenaca također se kreću na sličan način. I to ne sve, već dugotrbušaste, aktivno plivajuće ličinke stajaćica (obitelj Rocker) i tekućih (obitelj Cordulegaster) voda, kao i kratkotrbušaste puzajuće ličinke stajaćica. Larva koristi mlazni pokret uglavnom u trenutku opasnosti kako bi se brzo preselila na drugo mjesto. Ova metoda kretanja ne omogućuje precizno manevriranje i nije prikladna za jurenje plijena. Ali ličinke kamenjara ne jure nikoga - više vole lov iz zasjede.

Stražnje crijevo ličinke vretenca, osim svoje glavne funkcije, također obavlja ulogu organa kretanja. Voda ispunjava stražnje crijevo, zatim se snažno izbacuje, a ličinka se po principu mlaznog pogona pomiče za 6-8 cm.

jet propulsion priroda tehnika

Primjena