A sugárhajtás alkalmazása a természetben. Kalmárok - "élő torpedók"

Jet mozgás a természetben."

A tanuló kitöltötte:

10 "A" osztály

Kaklyugina Ekaterina.

Sugárhajtás- mozgás, amely akkor következik be, amikor bármely része egy bizonyos sebességgel elválik a testtől.

Életünk során sokan találkoztunk medúzával a tengerben úszva. Mindenesetre a Fekete-tengerben van belőlük elég. De kevesen gondolták, hogy a medúzák is sugárhajtást használnak a mozgáshoz. Ráadásul így mozognak a szitakötőlárvák és bizonyos típusú tengeri planktonok. És gyakran a tengeri gerinctelen állatok hatékonysága a sugárhajtás alkalmazásakor sokkal magasabb, mint a technológiai találmányoké.

A sugárhajtást sok puhatestű – polipok, tintahalak, tintahalak – alkalmazzák. Például egy tengeri fésűkagyló a szelepeinek éles összenyomása során a héjból kidobott vízsugár reaktív ereje miatt mozog előre.

A tintahal, mint a legtöbb lábasfejű, a következő módon mozog a vízben. Egy oldalsó résen és a test előtti speciális tölcséren keresztül viszi be a vizet a kopoltyúüregbe, majd a tölcséren keresztül energikusan vízáramot bocsát ki. A tintahal a tölcsércsövet oldalra vagy hátra irányítja, és gyorsan kinyomva belőle a vizet, különböző irányokba tud mozogni.

A sugármozgás a növényvilágban is megtalálható. Például az „őrült uborka” érett termései a legkisebb érintésre lepattannak a szárról, és a keletkező lyukból egy ragacsos, magos folyadékot lövellnek ki. Maga az uborka 12 m-ig az ellenkező irányba repül.

Az impulzusmegmaradás törvényének ismeretében megváltoztathatja saját mozgási sebességét a nyílt térben. Ha egy csónakban tartózkodik, és több nehéz köve van, akkor a köveket egy bizonyos irányba dobva az ellenkező irányba mozdítja el Önt. Ugyanez fog megtörténni a világűrben is, de ott sugárhajtóműveket használnak erre.

Mindenki tudja, hogy a fegyverből leadott lövést visszarúgás kíséri. Ha a golyó súlya megegyezne a fegyver súlyával, ugyanolyan sebességgel repülnének szét. A visszarúgás azért következik be, mert a kilökődő gáztömeg reaktív erőt hoz létre, melynek köszönhetően levegőben és levegőtlen térben is biztosítható a mozgás. És minél nagyobb az áramló gázok tömege és sebessége, annál nagyobb a visszarúgási erőt vállunk, minél erősebb a fegyver reakciója, annál nagyobb a reaktív erő.

A sugárhajtás alkalmazása a technológiában.

Az emberiség évszázadok óta álmodott az űrrepülésről. A tudományos-fantasztikus írók különféle eszközöket javasoltak e cél elérése érdekében. A 17. században jelent meg Cyrano de Bergerac francia író története a Holdra való repülésről. A történet hőse egy vaskocsin érte el a Holdat, amelyre folyamatosan erős mágnest dobott. Hozzá vonzódva a szekér egyre magasabbra emelkedett a Föld fölé, mígnem elérte a Holdat. És Münchausen báró azt mondta, hogy babszáron mászott fel a Holdra.

Az i.sz. első évezred végén Kína feltalálta a sugárhajtást, amely rakétákat hajtott – lőporral töltött bambuszcsöveket, szórakozásként is használták. Az egyik első autóprojekt szintén sugárhajtóműves volt, és ez a projekt Newtonhoz tartozott

A világ első emberi repülésre szánt sugárhajtású repülőgép-projektjének szerzője az orosz forradalmár N.I. Kibalchich. 1881. április 3-án kivégezték, mert részt vett a II. Sándor császár elleni merényletben. Projektjét a börtönben dolgozta ki, miután halálra ítélték. Kibalchich ezt írta: „A börtönben, néhány nappal a halálom előtt írom ezt a projektet. Hiszek ötletem megvalósíthatóságában, és ez a hit támogat szörnyű helyzetemben... Nyugodtan nézek szembe a halállal, tudván, hogy az ötletem nem hal meg velem.” A rakéták űrrepülésekhez való felhasználásának ötletét a század elején Konsztantyin Eduardovics Ciolkovszkij orosz tudós javasolta. 1903-ban a kalugai gimnáziumi tanár, K. E. cikke jelent meg nyomtatásban. Ciolkovszkij "Világterek feltárása reaktív eszközökkel." Ez a munka tartalmazta az űrhajózás legfontosabb matematikai egyenletét, amelyet ma „Ciolkovszkij-formulaként” ismernek, és amely egy változó tömegű test mozgását írja le. Ezt követően kidolgozott egy folyékony tüzelőanyagú rakétahajtómű tervet, többlépcsős rakétatervet javasolt, és kifejtette a lehetőségét, hogy egész űrvárosokat hozzanak létre alacsony Föld körüli pályán. Megmutatta, hogy az egyetlen eszköz, amely képes legyőzni a gravitációt, a rakéta, i.e. egy olyan sugárhajtóműves eszköz, amely üzemanyagot és magán az eszközön található oxidálószert használ.

Ma a legtöbb ember természetesen elsősorban a sugárhajtást a legújabb tudományos és műszaki fejlesztésekkel asszociálja. A fizika tankönyvekből tudjuk, hogy „reaktív” alatt azt a mozgást értjük, amely bármely részének egy tárgytól (testtől) való elválasztása következtében jön létre. Az ember fel akart emelkedni az égre a csillagokig, repülni akart, de álmát csak a sugárhajtású repülőgépek és a lépcsős űrhajók megjelenésével tudta megvalósítani, amelyek hatalmas távolságokat képesek megtenni, szuperszonikus sebességre gyorsulni, köszönhetően modern sugárhajtóműveket telepítettek rájuk. A tervezők és mérnökök a sugárhajtás hajtóművekben való alkalmazásának lehetőségét dolgozták ki. A sci-fi írók sem álltak félre, és a leghihetetlenebb ötleteket és módokat kínálták e cél eléréséhez. Meglepő módon ez a mozgási elv széles körben elterjedt a vadon élő állatokban. Csak nézzen körül, észreveheti a tengerek és a szárazföld lakóit, amelyek között vannak olyan növények, amelyek mozgásának alapja a reaktív elv.

Sztori

A tudósok már az ókorban is érdeklődéssel tanulmányozták és elemezték a sugármozgással kapcsolatos jelenségeket a természetben. Az egyik első, aki elméletileg alátámasztotta és leírta a lényegét, Heron, az ókori Görögország szerelője és teoretikusa volt, aki feltalálta az első, róla elnevezett gőzgépet. A kínaiak gyakorlati alkalmazásokat tudtak találni a reaktív módszerre. Ők voltak az elsők, akik a tintahalak és polipok mozgásának módszerét alapul véve találtak fel rakétákat a 13. században. Tűzijátékokban használták őket, nagy benyomást keltve, de jelzőfáklyákként is, esetleg katonai rakétákként, amelyeket rakétatüzérségként használtak. Idővel ez a technológia Európába is eljutott.

A modern idők úttörője N. Kibalchich volt, aki egy sugárhajtóműves repülőgép prototípusának tervét dolgozta ki. Kiváló feltaláló és meggyőződéses forradalmár volt, amiért börtönbe került. A börtönben volt, hogy történelmet írt projektjének megalkotásával. Az aktív forradalmi tevékenységért végzett kivégzése és a monarchia elleni felszólalása után találmánya feledésbe merült az archívumok polcain. Egy idő után K. Ciolkovszkij javítani tudta Kibalchich elképzeléseit, bebizonyítva a világűr feltárásának lehetőségét az űrhajók reaktív meghajtásán keresztül.

Később, a Nagy Honvédő Háború alatt megjelentek a híres Katyusha-k, a rakéta tüzérségi rendszerek. Ez az a szeretetteljes név, amelyet az emberek informálisan a Szovjetunió erői által használt erős létesítményekre utaltak. Nem tudni biztosan, hogy a fegyver miért kapta ezt a nevet. Ennek oka vagy Blanter dalának népszerűsége, vagy a habarcs testén lévő „K” betű volt. Az idő múlásával a frontkatonák más fegyvereket is elkezdtek beceneveket adni, ezzel új hagyományt teremtve. A németek ezt a harci rakétavetőt „sztálini orgonának” nevezték megjelenése miatt, amely hangszerre és a kilövő rakétákból származó átütő hangra emlékeztetett.

Növényi világ

A fauna képviselői a sugárhajtás törvényeit is alkalmazzák. Az ilyen tulajdonságokkal rendelkező növények többsége egynyári és fiatal évelő: tövises ponty, ásós ásóláb, impatiens geszt, kétvágott pikulnik, háromeres habcsók.

A tüskés uborka, más néven őrült uborka, a sütőtök családjába tartozik. Ez a növény eléri a nagy méretet, vastag gyökere van, durva szárral és nagy levelekkel. Közép-Ázsiában, a Földközi-tengeren, a Kaukázusban nő, Oroszország déli részén és Ukrajnában meglehetősen gyakori. A termés belsejében a magérés időszakában váladékká alakul, amely a hőmérséklet hatására erjedni kezd és gázt bocsát ki. Az éréshez közelebb a nyomás a gyümölcs belsejében elérheti a 8 atmoszférát. Ezután enyhe érintéssel a termés elszakad a tövétől, és a magok folyadékkal 10 m/s sebességgel kirepülnek a gyümölcsből. A 12 m hosszú lövés képessége miatt a növényt „női pisztolynak” nevezték.

Az impatiens geszt széles körben elterjedt egynyári faj. Általában árnyékos erdőkben, folyók partján található. Észak-Amerika és Dél-Afrika északkeleti részén sikeresen gyökeret vert. A Touch-me-not magvakkal szaporodik. Az impatiens magvai kicsik, legfeljebb 5 mg tömegűek, amelyeket 90 cm távolságra dobnak, ennek a magszórási módszernek köszönhetően a növény kapta a nevét.

Állatvilág

Sugárhajtás – érdekes tények az állatvilágról. A lábasfejűeknél a sugárhajtás egy szifonon keresztül kilélegzett vízen keresztül történik, amely rendszerint egy kis nyílásra szűkül a maximális kilégzési áramlás elérése érdekében. A víz a kilégzés előtt áthalad a kopoltyúkon, teljesítve a légzés és a mozgás kettős célját. A tengeri mezei nyulak, más néven haslábúak, hasonló mozgásszervi eszközöket használnak, de a lábasfejűek bonyolult neurológiai apparátusa nélkül ügyetlenül mozognak.

Egyes lovaghalak sugárhajtást is kifejlesztettek, és a vizet a kopoltyújukra kényszerítik, hogy kiegészítsék az uszony mozgását.

A szitakötő lárváiban a reaktív erőt úgy érik el, hogy a vizet kiszorítják a test egy speciális üregéből. Fésűkagylók és kardigák, szifonoforok, tunikák (például salpok) és egyes medúzák is használnak sugárhajtást.

A tengeri herkentyűk legtöbbször csendesen hevernek a fenéken, de ha veszély áll fenn, gyorsan elzárják héjuk szelepeit, így kinyomják a vizet. Ez a viselkedési mechanizmus a reaktív mozgás elvének alkalmazásáról is beszél. Ennek köszönhetően a tengeri herkentyűk fel tudnak úszni és nagy távolságokra mozogni a kagyló nyitó-zárási technikájával.

A tintahal is ezt a módszert alkalmazza, felszívja a vizet, majd nagy erővel átnyomja a tölcséren, és legalább 70 km/h sebességgel mozog. A csápok egy csomóba gyűjtésével a tintahal teste áramvonalas formát alkot. Ezt a tintahal motort használva a mérnökök vízágyút terveztek. A benne lévő vizet beszívják a kamrába, majd a fúvókán keresztül kidobják. Így a hajót a kilökött sugárral ellentétes irányba irányítják.

A tintahalakhoz képest a salpok a leghatékonyabb motorokat használják, és egy nagyságrenddel kevesebb energiát költenek el, mint a tintahalak. Mozgás közben a salpa vizet enged az elülső lyukba, majd belép a széles üregbe, ahol a kopoltyúk megfeszülnek. Egy korty után a lyuk bezárul, és a testet összenyomó hosszanti és keresztirányú izmok összehúzódásával a hátul lévő lyukon keresztül víz szabadul fel.

Az összes mozgási mechanizmus közül a legszokatlanabb a közönséges macska. Marcel Despres felvetette, hogy egy test önmagában belső erők hatására is képes mozogni és helyzetét megváltoztatni (anélkül, hogy elrugaszkodna vagy bármire támaszkodna), amiből arra lehet következtetni, hogy Newton törvényei tévesek lehetnek. Feltevésének bizonyítéka egy magasból leesett macska lehet. Ha fejjel lefelé esik, akkor is az összes mancsára száll; ez már egyfajta axiómává vált. Miután részletesen lefényképeztük a macska mozgását, a képkockákról láthattunk mindent, amit a levegőben csinált. Láttuk, hogy megmozdítja a mancsát, ami reakciót váltott ki a testéből, és a másik irányba fordult a mancsához képest. Newton törvényei szerint eljárva a macska sikeresen landolt.

Az állatokban minden az ösztönök szintjén történik, az emberek viszont tudatosan teszik ezt. A toronyból kiugrott profi úszóknak háromszor sikerül megfordulniuk a levegőben, és miután sikerült megállítaniuk a forgást, szigorúan függőlegesen felegyenesednek és belemerülnek a vízbe. Ugyanez az elv vonatkozik a légi cirkuszi tornászokra is.

Bármennyire is próbálják az emberek felülmúlni a természetet az általa létrehozott találmányok fejlesztésével, még mindig nem értük el azt a technológiai tökéletességet, amikor a repülőgépek megismételhetnék a szitakötők cselekedeteit: lebeghetnének a levegőben, azonnal hátrálhatnának vagy oldalra mozdulnának. És mindez nagy sebességgel történik. Talán egy kicsit több idő telik el, és a repülőgépek a szitakötők aerodinamikájának és sugárhajtási képességeinek módosításának köszönhetően képesek lesznek éles kanyarokat tenni, és kevésbé lesznek érzékenyek a külső körülményekre. A természetet nézve az ember még sokat fejlődhet a technikai haladás érdekében.

A MUNKÁT VÉGEZTEM:

DIÁK 10 KL

SADOV DMITRY

Sugárhajtás- mozgás, amely akkor következik be, amikor bármely része egy bizonyos sebességgel elválik a testtől.

A reaktív erő külső testekkel való kölcsönhatás nélkül lép fel.

A sugárhajtás alkalmazása a technológiában

A rakéták űrrepülésekhez való felhasználásának ötletét a század elején Konsztantyin Eduardovics Ciolkovszkij orosz tudós javasolta. 1903-ban megjelent egy kalugai gimnáziumi tanár cikke „Világterek felfedezése sugárhajtású eszközökkel” címmel nyomtatásban. Ez a munka tartalmazta az űrhajózás legfontosabb matematikai egyenletét, amelyet ma „Ciolkovszkij-formulaként” ismernek, és amely egy változó tömegű test mozgását írja le. Ezt követően kidolgozott egy folyékony tüzelőanyagú rakétahajtómű tervet, többlépcsős rakétatervet javasolt, és kifejtette a lehetőségét, hogy egész űrvárosokat hozzanak létre alacsony Föld körüli pályán. Megmutatta, hogy az egyetlen eszköz, amely képes legyőzni a gravitációt, a rakéta, vagyis egy olyan sugárhajtóműves eszköz, amely üzemanyagot és magán az eszközön található oxidálószert használ.

Repülőgép hajtómű egy olyan motor, amely az üzemanyag kémiai energiáját egy gázsugár mozgási energiájává alakítja, miközben a motor az ellenkező irányban veszi fel a sebességet.

Az ötletet szovjet tudósok valósították meg Szergej Pavlovics Koroljev akadémikus vezetésével. A történelem első mesterséges földi műholdját rakétával lőtték fel a Szovjetunióban 1957. október 4-én.

A sugárhajtás elve széles körben alkalmazható a repülésben és az űrhajózásban. A világűrben nincs olyan közeg, amellyel egy test kölcsönhatásba léphetne, és ezáltal sebessége irányát és nagyságát megváltoztathatná, ezért űrrepülésre csak sugárhajtású repülőgépek, azaz rakéták használhatók.

Rakéta eszköz

A rakéta mozgása a lendület megmaradásának törvényén alapul. Ha egy adott időpontban bármely testet eldobnak a rakétától, akkor ugyanazt az impulzust kapja, de ellenkező irányba.

DIV_ADBLOCK301">

A rakéta legmasszívabb részét, amelyet az egész rakéta indítására és gyorsítására szánnak, első fokozatnak nevezik. Amikor egy többfokozatú rakéta első hatalmas fokozata gyorsítás közben kimeríti az összes üzemanyagtartalékát, szétválik. A további gyorsítást a második, kevésbé masszív fokozat folytatja, és az első fokozat segítségével korábban elért sebességhez még egy kicsit hozzátesz, majd elválik. A harmadik fokozat tovább növeli a sebességet a kívánt értékre, és pályára szállítja a hasznos terhet.

A sugárhajtás alkalmazása a természetben

A sugárhajtást sok puhatestű – polipok, tintahalak, tintahalak – alkalmazzák. Például egy tengeri fésűkagyló a szelepeinek éles összenyomása során a héjból kidobott vízsugár reaktív ereje miatt mozog előre.

Polip

Tintahal

Medúza

A tintahal, mint a legtöbb lábasfejű, a következő módon mozog a vízben. Egy oldalsó résen és a test előtti speciális tölcséren keresztül viszi be a vizet a kopoltyúüregbe, majd a tölcséren keresztül energikusan vízáramot bocsát ki. A tintahal a tölcsércsövet oldalra vagy hátra irányítja, és gyorsan kinyomva belőle a vizet, különböző irányokba tud mozogni.

A tintahal sugárhajtóműve a legnagyobb érdeklődésre számot tartó. A tintahal az óceánok legnagyobb gerinctelen lakója. A tintahalak a legmagasabb tökéletességet érték el a sugárhajtású navigációban. Még a testük is a külső formáival a rakétát másolja (jobb esetben a rakéta a tintahalat másolja, mivel ebben a kérdésben vitathatatlan prioritása van). Lassú mozgáskor a tintahal nagy gyémánt alakú uszonyt használ, amely időnként meghajlik. A gyors dobáshoz sugárhajtóművet használ. Izomszövet - a köpeny minden oldalról körülveszi a puhatestű testét, üregének térfogata csaknem fele a tintahal testének. Az állat vizet szív a köpenyüregben, majd egy keskeny fúvókán keresztül élesen kilövell egy vízáramot, és nagy sebességű lökésekkel hátrafelé mozog. Ugyanakkor a tintahal mind a tíz csápja csomóba gyűlik a feje fölött, és áramvonalas formát ölt. A fúvóka speciális szeleppel van felszerelve, és az izmok forgathatják, megváltoztatva a mozgás irányát. A tintahal motor nagyon gazdaságos, akár 60-70 km/h sebesség elérésére is képes. (Egyes kutatók úgy vélik, hogy akár 150 km/h-ig is!) Nem csoda, hogy a tintahalat „élő torpedónak” nevezik. A kötegelt csápokat jobbra, balra, felfelé vagy lefelé hajlítva a tintahal egyik vagy másik irányba elfordul.

A sugármozgás a növényvilágban is megtalálható. Például az „őrült uborka” érett termései a legkisebb érintésre lepattannak a szárról, és a keletkező lyukból egy ragacsos, magos folyadékot lövellnek ki. Maga az uborka 12 m-ig az ellenkező irányba repül.

Az impulzusmegmaradás törvényének ismeretében megváltoztathatja saját mozgási sebességét a nyílt térben. Ha egy csónakban tartózkodik, és több nehéz köve van, akkor a köveket egy bizonyos irányba dobva az ellenkező irányba mozdítja el Önt. Ugyanez fog megtörténni a világűrben is, de ott sugárhajtóműveket használnak erre.

Mindenki tudja, hogy a fegyverből leadott lövést visszarúgás kíséri. Ha a golyó súlya megegyezne a fegyver súlyával, ugyanolyan sebességgel repülnének szét. A visszarúgás azért következik be, mert a kilökődő gáztömeg reaktív erőt hoz létre, melynek köszönhetően levegőben és levegőtlen térben is biztosítható a mozgás. És minél nagyobb az áramló gázok tömege és sebessége, annál nagyobb a visszarúgási erőt vállunk, minél erősebb a fegyver reakciója, annál nagyobb a reaktív erő.

A sugármozgás a természetben és a technológiában nagyon gyakori jelenség. A természetben akkor fordul elő, amikor a test egyik része bizonyos sebességgel elválik egy másik részétől. Ebben az esetben a reaktív erő anélkül jelenik meg, hogy ez a szervezet kölcsönhatásba lépne a külső testekkel.

Annak érdekében, hogy megértsük, miről beszélünk, a legjobb, ha példákat nézünk. a természetben és a technológiában számos. Először arról fogunk beszélni, hogyan használják az állatok, majd hogyan használják a technológiában.

Medúza, szitakötő lárvák, planktonok és puhatestűek

Sokan a tengerben úszva találkoztak medúzával. A Fekete-tengeren mindenesetre rengeteg van belőlük. Azonban nem mindenki vette észre, hogy a medúzák sugárhajtással mozognak. Ugyanezt a módszert alkalmazzák a szitakötőlárvák, valamint a tengeri plankton egyes képviselői. Az ezt használó gerinctelen tengeri állatok hatékonysága gyakran sokkal magasabb, mint a műszaki találmányoké.

Sok puhatestű olyan módon mozog, ami minket érdekel. Ilyen például a tintahal, a tintahal és a polip. Különösen a fésűkagyló képes előrehaladni egy vízsugár segítségével, amely akkor lökődik ki a héjból, amikor szelepei élesen össze vannak nyomva.

És ez csak néhány példa az állatvilág életéből, amelyek a téma kibővítéséhez idézhetők: „Fénysugárhajtás a mindennapi életben, a természetben és a technikában”.

Hogyan mozog a tintahal?

A tintahal is nagyon érdekes ebből a szempontból. Mint sok lábasfejű, ez is a következő mechanizmus segítségével mozog a vízben. A test előtt található speciális tölcséren, valamint egy oldalsó résen keresztül a tintahal a vizet a kopoltyúüregébe veszi. Aztán erőteljesen átdobja a tölcséren. A tintahal a tölcsér csövét hátra vagy oldalra irányítja. A mozgás különböző irányokba hajtható végre.

A módszer, amit a salpa használ

A salpa módszere is érdekes. Ez egy átlátszó testű tengeri állat neve. Mozgás közben a salpa az elülső nyíláson keresztül vizet szív be. A víz egy széles üregbe kerül, és benne átlósan helyezkednek el a kopoltyúk. A lyuk bezárul, amikor a salpa nagy korty vizet iszik. Keresztirányú és hosszanti izmai összehúzódnak, összenyomva az állat egész testét. A vizet a hátsó lyukon keresztül nyomják ki. Az állat az áramló sugár reakciója miatt halad előre.

Kalmárok - "élő torpedók"

A legnagyobb érdeklődést talán a tintahal sugárhajtóműve jelenti. Ezt az állatot a gerinctelen állatok legnagyobb képviselőjének tekintik, akik nagy óceánmélységben élnek. A sugárhajtású navigációban a tintahalak igazi tökéletességet értek el. Még ezeknek az állatoknak a teste is külső alakját tekintve egy rakétára hasonlít. Vagy inkább ez a rakéta a tintahalat másolja, mivel ebben a kérdésben a tintahal rendelkezik vitathatatlan elsőséggel. Ha lassan kell mozognia, az állat erre egy nagy, rombusz alakú uszonyt használ, amely időnként meghajlik. Ha gyors dobásra van szükség, egy sugárhajtómű segít.

A puhatestű testét minden oldalról köpeny - izomszövet veszi körül. Az állat testének teljes térfogatának csaknem fele az üreg térfogata. A tintahal a köpenyüreget használja a mozgáshoz úgy, hogy vizet szív fel benne. Aztán élesen kidobja az összegyűjtött vízáramot egy keskeny fúvókán keresztül. Ennek eredményeként nagy sebességgel tolja hátrafelé. Ugyanakkor a tintahal mind a 10 csápját csomóvá hajtja a feje fölött, hogy áramvonalas formát kapjon. A fúvóka speciális szelepet tartalmaz, és az állat izmai el tudják forgatni. Így a mozgás iránya megváltozik.

Lenyűgöző tintahal sebesség

Azt kell mondani, hogy a tintahal motor nagyon gazdaságos. A sebesség, amelyet képes elérni, elérheti a 60-70 km/h-t. Egyes kutatók úgy vélik, hogy akár 150 km/h-t is elérhet. Amint látja, a tintahalat nem hiába nevezik „élő torpedónak”. A kívánt irányba tud fordulni, csápjait kötegbe hajtva lefelé, felfelé, balra vagy jobbra hajlítja.

Hogyan irányítja a tintahal a mozgást?

Mivel a kormánykerék magának az állatnak a méretéhez képest nagyon nagy, a kormány enyhe mozgása elegendő ahhoz, hogy a tintahal könnyedén elkerülje az akadállyal való ütközést, akár maximális sebességgel haladva. Ha élesen elfordítja, az állat azonnal az ellenkező irányba rohan. A tintahal visszahajlítja a tölcsér végét, és ennek eredményeként fejjel előre tud csúszni. Ha jobbra hajlítja, akkor a sugár lökése balra dobja. Ha azonban gyorsan kell úszni, a tölcsér mindig közvetlenül a csápok között található. Ebben az esetben az állat először a farkával rohan, mint egy gyorsan mozgó rák futása, ha olyan mozgékonysága lenne, mint egy versenyző.

Amikor nincs szükség rohanásra, a tintahal és a tintahal úszik, hullámozva az uszonyaikkal. Miniatűr hullámok futnak át rajtuk elölről hátrafelé. A tintahal és a tintahal kecsesen siklik. Csak időnként lökdösik magukat a köpenyük alól előtörő vízsugárral. Ilyenkor jól láthatóak azok az egyéni ütések, amelyeket a puhatestű vízsugarak kitörése során kap.

Repülő tintahal

Egyes lábasfejűek akár 55 km/órás sebességre is képesek. Úgy tűnik, hogy senki nem végzett közvetlen méréseket, de a repülő tintahalak hatótávolsága és sebessége alapján tudunk ilyen adatot adni. Kiderült, hogy vannak ilyen emberek. A Stenoteuthis tintahal a puhatestűek legjobb pilótája. Az angol tengerészek repülő tintahalnak (flying squid) hívják. Ez az állat, amelynek fényképét fent mutatjuk be, kicsi, körülbelül egy hering méretű. Olyan gyorsan üldözi a halakat, hogy gyakran kiugrik a vízből, nyílként siklik a felszínén. Ezt a trükköt akkor is alkalmazza, ha ragadozók – makréla és tonhal – veszélyben van. A vízben elért maximális tolóerőt követően a tintahal a levegőbe emelkedik, majd több mint 50 méterrel a hullámok felett repül. Amikor repül, olyan magasan van, hogy a gyakran repülő tintahalak a hajók fedélzetére kerülnek. A 4-5 méteres magasság semmiképpen sem rekord náluk. Néha a repülő tintahal még magasabbra repül.

Dr. Rees, egy nagy-britanniai puhatestűkutató tudományos cikkében ezeknek az állatoknak egy képviselőjét írta le, akinek testhossza mindössze 16 cm volt, de jó messzire képes volt repülni a levegőben, majd leszállt a egy jacht hídja. Ennek a hídnak a magassága pedig majdnem 7 méter volt!

Vannak esetek, amikor egy hajót egyszerre sok repülő tintahal támad meg. Trebius Niger, egy ókori író mesélt egyszer egy szomorú történetet egy hajóról, amely képtelen volt ellenállni ezeknek a tengeri állatoknak, és elsüllyedt. Érdekes módon a tintahalak gyorsítás nélkül is képesek felszállni.

Repülő polipok

A polipok is képesek repülni. Jean Verani, egy francia természettudós figyelte, ahogy egyikük felgyorsul az akváriumában, majd hirtelen kiugrik a vízből. Az állat körülbelül 5 méteres ívet írt le a levegőben, majd lezuhant az akváriumba. Az ugráshoz szükséges sebességet elérő polip nemcsak a sugárhajtásnak köszönhetően mozgott. A csápjaival is evezett. A polipok zsákszerűek, így rosszabbul úsznak, mint a tintahalak, de kritikus pillanatokban ezek az állatok előnyt adhatnak a legjobb sprintereknek. A California Aquarium dolgozói egy rákot megtámadó polipról akartak fényképet készíteni. A zsákmányra rohanó polip azonban olyan sebességet fejlesztett ki, hogy a fényképek még speciális mód használata esetén is elmosódottnak bizonyultak. Ez azt jelenti, hogy a dobás csak a másodperc töredékéig tartott!

A polipok azonban általában meglehetősen lassan úsznak. Joseph Seinl tudós, aki a polipok vándorlását tanulmányozta, azt találta, hogy a polip, amelynek mérete 0,5 m, átlagosan 15 km/h sebességgel úszik. Minden egyes vízsugár, amit a tölcsérből kidob, előre (pontosabban hátrafelé, hiszen hátrafelé úszik) 2-2,5 m-rel hajtja.

"Spriccelő uborka"

A reaktív mozgás a természetben és a technológiában a növényvilágból vett példákkal szemléltethető. Az egyik leghíresebb az érett termések az úgynevezett. A legkisebb érintésre lepattannak a szárról. Ezután a keletkező lyukból nagy erővel lökdösik ki a magokat tartalmazó speciális ragacsos folyadékot. Maga az uborka az ellenkező irányba repül, legfeljebb 12 m távolságra.

A lendület megmaradásának törvénye

Mindenképpen beszélnie kell róla, amikor a természetben és a technológiában a sugármozgást mérlegeli. Az impulzusmegmaradás törvényének ismerete lehetővé teszi számunkra, hogy különösen a saját mozgási sebességünket változtassuk meg, ha nyílt térben vagyunk. Például ülsz egy csónakban, és több kő van veled. Ha egy bizonyos irányba dobja őket, a csónak az ellenkező irányba fog mozogni. Ez a törvény a világűrben is érvényes. Erre a célra azonban használják

Milyen egyéb példákat találhatunk a sugárhajtásra a természetben és a technológiában? Nagyon jól illusztrált egy fegyver példája.

Tudniillik a belőle leadott lövést mindig visszarúgás kíséri. Tegyük fel, hogy a golyó súlya megegyezett a fegyver súlyával. Ebben az esetben ugyanolyan sebességgel repülnének szét. A visszarúgás azért következik be, mert reaktív erő keletkezik, mivel van egy dobott tömeg. Ennek az erőnek köszönhetően a mozgás levegőmentes térben és levegőben egyaránt biztosított. Minél nagyobb az áramló gázok sebessége és tömege, annál nagyobb a visszarúgási erő, amelyet vállunk érez. Ennek megfelelően minél erősebb a fegyver reakciója, annál nagyobb a reakcióerő.

Álmok az űrbe repülésről

A természetben és a technológiában alkalmazott sugárhajtás évek óta új ötletek forrása a tudósok számára. Az emberiség évszázadok óta arról álmodott, hogy az űrbe repül. Feltételezhető, hogy a sugárhajtás természetben és technológiában való alkalmazása korántsem merítette ki önmagát.

És minden egy álommal kezdődött. A tudományos-fantasztikus írók több évszázaddal ezelőtt különféle eszközöket kínáltak nekünk e kívánt cél elérésére. A 17. században Cyrano de Bergerac francia író történetet készített a Holdra való repülésről. Hőse egy vaskocsi segítségével érte el a Föld műholdját. Állandóan erős mágnest dobott erre a szerkezetre. A szekér, vonzódva hozzá, egyre magasabbra emelkedett a Föld fölé. Végül elérte a Holdat. Egy másik híres karakter, Münchausen báró babszár segítségével mászott fel a Holdra.

Természetesen akkoriban keveset tudtak arról, hogy a sugárhajtás természetben és technikában történő alkalmazása hogyan könnyítheti meg az életet. De a képzelet repülése minden bizonnyal új távlatokat nyitott meg.

Útban egy kiemelkedő felfedezés felé

Kínában az i.sz. 1. évezred végén. e. feltalálta a sugárhajtást rakéták meghajtására. Az utóbbiak egyszerűen bambuszcsövek voltak, amelyeket puskaporral töltöttek meg. Ezeket a rakétákat szórakozásból indították. A sugárhajtóművet az egyik első autótervezésben használták. Ez az ötlet Newtoné volt.

N.I. arra is gondolt, hogyan jön létre a sugármozgás a természetben és a technológiában. Kibalchich. Ez egy orosz forradalmár, az emberi repülésre szánt sugárhajtású repülőgép első projektjének szerzője. A forradalmárt sajnos 1881. április 3-án kivégezték. Kibalchichot azzal vádolták, hogy részt vett a II. Sándor elleni merényletben. Már a börtönben, miközben a halálbüntetés végrehajtására várt, folytatta egy olyan érdekes jelenség tanulmányozását, mint a sugármozgás a természetben és a technológiában, amely akkor következik be, amikor egy tárgy egy részét szétválasztják. E kutatások eredményeként dolgozta ki projektjét. Kibalchich azt írta, hogy ez az ötlet támogatja őt pozíciójában. Készen áll arra, hogy nyugodtan nézzen szembe a halálával, tudva, hogy egy ilyen fontos felfedezés nem hal meg vele.

Az űrrepülés ötletének megvalósítása

A sugárhajtás természetben és technológiában való megnyilvánulását továbbra is K. E. Tsiolkovsky tanulmányozta (fotója fent látható). A 20. század elején ez a nagyszerű orosz tudós felvetette a rakéták űrrepülésekhez való felhasználásának ötletét. Erről a kérdésről szóló cikke 1903-ban jelent meg. Egy olyan matematikai egyenletet mutatott be, amely az űrhajózás számára a legfontosabb lett. Korunkban „Ciolkovszkij-formulaként” ismert. Ez az egyenlet egy változó tömegű test mozgását írja le. További munkáiban egy folyékony üzemanyaggal működő rakétamotor diagramját mutatta be. Ciolkovszkij a sugárhajtás természetben és technológiában való felhasználását tanulmányozva többlépcsős rakétatervet dolgozott ki. Felvetette azt az ötletet is, hogy egész űrvárosokat hozzanak létre alacsony Föld körüli pályán. Ezekre a felfedezésekre jutott a tudós a sugárhajtás természetben és technológiában való tanulmányozása során. Ciolkovszkij bemutatta, hogy a rakéták az egyedüli eszközök, amelyek képesek legyőzni a rakétát, és sugárhajtóművel rendelkező mechanizmusként határozta meg, amely a rajta található üzemanyagot és oxidálószert használja. Ez az eszköz átalakítja az üzemanyag kémiai energiáját, amely a gázsugár mozgási energiájává válik. Maga a rakéta az ellenkező irányba kezd mozogni.

Végül a tudósok, miután tanulmányozták a testek reaktív mozgását a természetben és a technológiában, áttértek a gyakorlatra. Nagyszabású feladat várt az emberiség régóta fennálló álmának megvalósítására. És a szovjet tudósok egy csoportja, S. P. Koroljev akadémikus vezetésével, megbirkózott vele. Megvalósította Ciolkovszkij ötletét. Bolygónk első mesterséges műholdját 1957. október 4-én bocsátották fel a Szovjetunióban. Természetesen rakétát használtak.

Yu. A. Gagarin (a fenti képen) volt az az ember, akit az a megtiszteltetés érte, hogy elsőként repült a világűrben. Ez a világ számára fontos esemény 1961. április 12-én történt. Gagarin a Vosztok műholdon az egész földkerekséget berepült. A Szovjetunió volt az első állam, amelynek rakétái elérték a Holdat, körülrepültek, és lefényképezték a Földről láthatatlan oldalt. Ráadásul az oroszok jártak először a Vénuszban. Tudományos műszereket hoztak a bolygó felszínére. Neil Armstrong amerikai űrhajós az első ember, aki a Hold felszínén járt. 1969. július 20-án landolt rajta. 1986-ban a Vega 1 és a Vega 2 (a Szovjetunióhoz tartozó hajók) közelről feltárták a Halley-üstököst, amely 76 évente csak egyszer közelíti meg a Napot. Az űrkutatás folytatódik...

Amint látja, a fizika nagyon fontos és hasznos tudomány. A sugárhajtás a természetben és a technológiában csak egy a benne tárgyalt érdekes kérdések közül. És ennek a tudománynak az eredményei nagyon-nagyon jelentősek.

Hogyan használják manapság a sugárhajtást a természetben és a technikában

A fizikában különösen fontos felfedezések születtek az elmúlt néhány évszázadban. Míg a természet gyakorlatilag változatlan marad, a technológia gyors ütemben fejlődik. Napjainkban a sugárhajtás elvét nemcsak a különféle állatok és növények, hanem az űrhajózás és a repülés is széles körben alkalmazzák. A világűrben nincs olyan közeg, amellyel egy test kölcsönhatásba léphetne sebessége nagyságának és irányának megváltoztatása érdekében. Éppen ezért levegőtlen térben csak rakétákkal lehet repülni.

Ma a sugárhajtást aktívan használják a mindennapi életben, a természetben és a technikában. Ez már nem olyan rejtély, mint régen. Az emberiségnek azonban nem szabad itt megállnia. Új távlatok állnak előttünk. Szeretném hinni, hogy a cikkben röviden ismertetett sugárhajtás a természetben és a technológiában új felfedezésekre inspirál majd valakit.

Önkormányzati költségvetési oktatási intézmény Sychevskaya 1. számú középiskola

Kreatív projekt

jelölésben

"műszaki tudomány"

a "sugárhajtás" témában

Tervező: Anna Savinova 9. „A” osztályos tanuló

Vezetője: fizikatanár

Gulakova Irina Aleksandrovna

Sychevka 2011

1. fejezet A sugárhajtás meghatározása 5

§1. Mi az a sugárhajtás 5

2. § Sugármozgás az állatvilágban 5

3. § Sugármozgás a növényvilágban 5

2. fejezet A sugárhajtás használata 7

§1. Repülőgépek 7

§2. Öntözőrendszerek 7

§3. Tömlők 7

4. §. Tűzijáték 8

§5. Katyusha lövedékek és harci rakéták 8

6. §. Űrrakéták 9

3. fejezet Rakéták 10

1. § A rakéta működési elve 10

2. § Rakétatervezés 10

3. § A rakéták feltalálásának története 11

4. § Rakéta, mint szállítóeszköz 12

5. § Rakéták használata 12

4. fejezet Meshchersky-egyenlet 14

1. § Ivan Vszevolodovics Mescserszkij 14

2. § Impulzus 14

3. § Mescserszkij-egyenlet 15

5. fejezet Konsztantyin Eduardovics Ciolkovszkij. Ciolkovszkij képlet 16

1. § Konsztantyin Eduardovics Ciolkovszkij 16

2. § Ciolkovszkij 16. képlet

6. fejezet Jetpackok 18

7. fejezet Érdekes tény 20

21. következtetés

Irodalom 22

Célok és célkitűzések

Ismerje meg a sugárhajtás alapelveit

Keressen információkat a sugárhajtás legérdekesebb módszereiről

A tanórákon szerzett ismeretek elmélyítése, bővítése, a fizika iránti érdeklődés fokozása

Tudományos világkép kialakulása

Új ismeretek megszerzésének képességének fejlesztése nyomtatott források és internet segítségével

Bevezetés

Az ember mindig is meg akart tanulni repülni. Álma nemrég vált valóra – repülőgépet építettek. De az ember fejlődik, és az álmai is fejlődnek. Felhők helyett az ember a csillagokig akart emelkedni. Ez az álom csak a természetben való sugárhajtásnak köszönhetően valósítható meg.

Az emberiség évszázadok óta álmodott az űrrepülésről. A tudományos-fantasztikus írók különféle eszközöket javasoltak e cél elérése érdekében. A sugárhajtás segített a tervezőknek és mérnököknek rakétát építeni. A sugárhajtás tanulmányozása fontos a tudomány fejlődése szempontjából.

1. fejezet A sugárhajtás fogalma 1. §. Mi az a sugárhajtás

A reaktív mozgás a test olyan mozgása, amely akkor következik be, amikor egy része tetszőleges sebességgel leválik tőle, és ennek eredményeként a test maga ellentétes irányú impulzusra tesz szert.

2. § Sugármozgás az állatvilágban

R
A ma repülőgépekben, rakétákban és űrhajókban használt sugárhajtás a polipokra, tintahalakra, tintahalakra, medúzákra jellemző - kivétel nélkül mindegyik a kilökött vízsugár reakcióját (visszarúgását) használja úszáshoz.

A tintahal az óceánok legnagyobb gerinctelen lakója. A sugárhajtás elve szerint mozog, felszívja a vizet, majd hatalmas erővel átnyomja egy speciális lyukon - egy „tölcséren”, majd nagy sebességgel (kb. 70 km/h) hátrafelé löki. Ugyanakkor a tintahal mind a tíz csápja csomóba gyűlik a feje fölött, és áramvonalas formát ölt.

A mérnökök már készítettek a tintahal motorhoz hasonló motort. Vízágyúnak hívják. Ebben a kamrába vizet szívnak. Aztán egy fúvókán keresztül kidobják belőle; a hajó a sugárkibocsátás irányával ellentétes irányba mozog. A vizet hagyományos benzin- vagy dízelmotorral szívják fel.

A salpa átlátszó testű tengeri állat, mozgása során az elülső nyíláson keresztül kap vizet, és a víz egy széles üregbe kerül, amelynek belsejében a kopoltyúk átlósan megfeszülnek. Amint az állat iszik egy nagy korty vizet, a lyuk bezárul. Ezután a salp hosszanti és keresztirányú izmai összehúzódnak, az egész test összehúzódik, és a hátsó nyíláson keresztül kinyomódik a víz. A kiszökő sugár reakciója előre löki a salpát

3. § Sugármozgás a növényvilágban

A sugárhajtásra a növényvilágban is találhatunk példákat.

A déli országokban (és a Fekete-tenger partján) „őrült uborka” nevű növény nő. Amint enyhén megérint egy érett, az uborkához hasonló gyümölcsöt, az felpattan a szárról, és a keletkező lyukon keresztül akár 10 m/s sebességgel szökőkútszerűen szökőkútszerűen kirepül a magvakkal ellátott folyadék a gyümölcsből.

Maga az uborka az ellenkező irányba repül. Az őrült uborka (más néven „női pisztoly”) több mint 12 m-re lő.

2. fejezet A sugárhajtás alkalmazása 1. §. Repülőgép

VAL VEL
repülőgép (más néven repülőgép) a levegőnél nehezebb repülőgép, amely hajtóművek és a jármű többi részéhez képest álló szárny segítségével a légkörben repül.

Az első kísérletek repülőgép építésére a 19. században történtek. Az első életnagyságú, 1882-ben épített és szabadalmaztatott repülőgép A. F. Mozhaisky repülőgépe, emellett Ader és Maxim épített gőzgépes repülőgépeket. Azonban egyik szerkezet sem tudott felszállni. Ennek okai a következők voltak: a hajtóművek (gőzgépek) túl nagy felszálló tömege és alacsony fajlagos teljesítménye, repülés- és irányításelmélet hiánya, szilárdságelmélet és aerodinamikai számítások. Ebben a tekintetben a repülőgépeket „véletlenszerűen”, „szemmel” építették, számos repülési úttörő mérnöki tapasztalata ellenére.

Az orosz repülés első sikerei 1910-re nyúlnak vissza. Június 4-én Alekszandr Kudasev herceg, a Kijevi Politechnikai Intézet professzora több tíz métert repült egy saját tervezésű kétfedelű repülőgépen.

Június 16-án a fiatal kijevi repülőgép-tervező, Igor Sikorsky először a levegőbe emelte gépét, három nappal később pedig Yakov Gakkel mérnök gépét, amely akkoriban szokatlan volt a törzsű kétfedelű (bimonoplán) tervezésében. , levette.

§2. Öntözőberendezések

D
Öntözőgépek és berendezések mezőgazdasági növények permetező öntözésére szolgálnak. A cseppek repülési hatótávolsága alapján rövid sugárú fúvókákra (5-8 m), közepes sugárú fúvókákra (15-35 m) és hosszúsugaras fúvókákra (40-80 m vagy nagyobb) oszthatók. A rövid sugárfúvókáknak nincs mozgó alkatrésze, és legyező alakú permetező áramot hoznak létre. Az öntözést mozgásban végezzük, a vizet nyitott csatornából szívjuk fel.

§3. Tömlők

A tömlő egy üreges cső, amelyet arra terveztek, hogy anyagokat (általában folyadékokat) szállítson egyik helyről a másikra. A tömlőket néha csöveknek is nevezik (a cső szó általában merev testet jelent, míg a tömlő általában rugalmas testet jelent). A tömlő általában henger alakú (keresztmetszetben gyűrű).

A tömlő jelentőségét a modern világban nehéz túlbecsülni, víz alatt és űrben használják, felhasználási módjai olyan sokrétűek, hogy az emberi tevékenység nagy részét lefedik.

4. §. Tűzijáték

F
tűzijáték (német Feuerwerk, Feuer - tűz és Werk - üzlet, munka) - különböző színű és formájú dekoratív lámpák, amelyeket pirotechnikai kompozíciók égetésével nyernek.

Már az ókorban is nagy jelentőséget tulajdonítottak a tűznek. Mind kommunikációs eszközként, mind veszélyre figyelmeztető eszközként, valamint különféle rituálék és szent szertartások tervezésére használták. Sok nemzetnek vannak hagyományai a máglyák használatához (Oroszországban ez Maslenitsa, Ivan Kupala ünnepe), gyertyák, fáklyák stb. Ezek voltak az első tűzijáték prototípusai.

Úgy tartják, hogy az első tűzijáték zöld bambuszdarabok voltak, amelyek tűzbe dobva felrobbantak. A kínaiak minden ünnepen robbanó bambuszt használtak a gonosz szellemek elriasztására, amíg fel nem találták a puskaport. A halhatatlanság elixírjét keresve a taoista tudósok salétromot, szenet és ként kevertek egy fekete port, amely lassan, de nagyon egyenletesen és fényesen égett.

§5. Katyusha lövedékek és harci rakéták

A Katyusha az 1941-45-ös Nagy Honvédő Háború idején megjelent hordó nélküli rakéta tüzérségi rendszerek nem hivatalos neve. Az ilyen létesítményeket a Szovjetunió fegyveres erői aktívan használták a második világháború alatt.

A harci rakéta olyan rakéta, amely fegyvereket juttat el a célponthoz.

Tervezési jellemzőik alapján a harci rakétákat ballisztikus és cirkáló rakétákra, valamint irányított és nem irányított rakétákra osztják.

Az általuk megoldott feladatok jellege alapján a harci rakétákat taktikai, hadműveleti-taktikai, stratégiai (repülési hatótávolság több mint 1000 km), tengeralattjáró- és légelhárítóra osztják.

6. §. Űrrakéták

3. fejezet Rakéták

R aketa (olasz rocchetta - kis orsó) egy olyan sugárhajtóműves eszköz, amely üzemanyagot és magán az eszközön található oxidálószert használ.

A rakéta repüléséhez nem feltétlenül szükséges a környező levegő vagy gáz környezet jelenléte, és nem csak a légkörben, hanem vákuumban is lehetséges. A rakéta szó a repülő eszközök széles körére utal, az ünnepi petárdáktól az űrrepülőgépekig.

1. § A rakéta működési elve

A rakéta működési elve nagyon egyszerű. A rakéta nagy sebességgel lök ki egy anyagot (gázokat), nagy erővel hat rá. A kilökött anyag viszont ugyanolyan, de ellentétes irányú erővel hat a rakétára, és ellentétes irányú gyorsulást ad neki. Ha nincsenek külső erők, akkor a rakéta a kilökött anyaggal együtt zárt rendszer. Egy ilyen rendszer lendülete nem változhat az idő múlásával. A rakéta mozgáselmélete ezen az állásponton alapul.

§ 2. Rakétatervezés

fejrész (űrhajó, műszerrekesz);

egy tartály oxidálószerrel és egy tartály üzemanyaggal (például folyékony hidrogén használható üzemanyagként, és folyékony oxigén oxidálószerként);

szivattyúk, tüzelőanyag égéskamra;

fúvóka (a kamra szűkítése az égéstermékek áramlási sebességének növelése érdekében)

A többlépcsős rakéta olyan repülőgép, amely két vagy több mechanikusan összekapcsolt rakétából, úgynevezett szakaszokból áll, amelyek repülés közben elkülönülnek. A többfokozatú rakéta lehetővé teszi, hogy nagyobb sebességet érjen el, mint az egyes fokozatai külön-külön.

A többlépcsős rakéták alkalmazásának ötletét először Robert Goddard amerikai mérnök vetette fel 1914-ben, és a találmányra szabadalmat kaptak. 1929-ben K.E. Ciolkovszkij megjelentette új könyvét „Space Rocket Trains” címmel. Ezt a kifejezést K. Ciolkovszkij használta az összetett rakéták, vagy inkább a földön, majd a levegőben és végül a világűrben felszálló rakéták összeállítására. Például egy 5 rakétából álló vonatot először az első - az ólomrakéta - hajt; üzemanyagának felhasználásáról lekapcsolja, és leesik a földre. Ekkor ugyanígy kezd működni a második, majd a harmadik, negyedik és végül az ötödik, melynek sebessége addigra már elég nagy lesz ahhoz, hogy a bolygóközi térbe kerüljön. A fejrakéta munkafolyamatát az a vágy okozza, hogy a rakéta anyagokat ne tömörítésben, hanem feszültségben kényszerítsék, ami könnyebbé teszi a szerkezetet. Ciolkovszkij szerint minden rakéta hossza 30 méter. Átmérők - 3 méter. A fúvókákból származó gázok közvetve a rakéták tengelye felé távoznak, hogy ne gyakoroljanak nyomást a következő rakétákra. A földi felszállás több száz kilométeres.

Annak ellenére, hogy a technikai részletekben a rakétatudomány merőben más utat járt be (a modern rakéták például nem „szétszórnak” a talajon, hanem függőlegesen szállnak fel, és egy modern rakéta fokozatainak működési sorrendje a fordítva annak, amiről Ciolkovszkij beszélt), a többlépcsős rakéta ötlete ma is aktuális.

1935-ben Ciolkovszkij megírta „A rakéta legnagyobb sebessége” című művét, amelyben azzal érvelt, hogy az akkori technológiai szint mellett az első kozmikus sebesség elérése (a Földön) csak egy multi segítségével volt lehetséges. - színpadi rakéta. Ez az állítás ma is igaz: minden modern űrhajóhordozó többlépcsős.

3. § A rakéták feltalálásának története

Az emberiség évszázadok óta álmodott az űrrepülésről. A tudományos-fantasztikus írók különféle eszközöket javasoltak e cél elérése érdekében. A 17. században jelent meg Cyrano de Bergerac francia író története a Holdra való repülésről. A történet hőse egy vaskocsin érte el a Holdat, amelyre folyamatosan erős mágnest dobott. Hozzá vonzódva a szekér egyre magasabbra emelkedett a Föld fölé, mígnem elérte a Holdat. És Münchausen báró azt mondta, hogy babszáron mászott fel a Holdra.

A legtöbb történész a rakéták eredetét a kínai Han-dinasztia idejére (i.e. 206 - i.sz. 220), a puskapor felfedezéséig, valamint tűzijátékok és szórakoztatás céljára való használatának kezdetéig datálja. A portöltet robbanása által keltett erő elegendő volt különféle tárgyak mozgatásához. Később ezt az elvet alkalmazták az első ágyúk és muskéták megalkotásában. A lőporos fegyverek nagy távolságokat repülhettek, de nem voltak rakéták, mivel nem rendelkeztek saját üzemanyagtartalékkal. Azonban a puskapor feltalálása vált a valódi rakéták megjelenésének fő előfeltételévé. A kínaiak által használt repülő "tűznyilak" leírása azt jelzi, hogy ezek a nyilak rakéták voltak. Tömörített papírból készült csövet erősítettek rájuk, csak a hátsó végén nyitottak, és gyúlékony készítménnyel töltötték meg. Ezt a töltetet meggyújtották, majd egy íj segítségével elengedték a nyilat. Az ilyen nyilakat számos esetben használták az erődítmények ostrománál, hajók és lovasság ellen.

Az ókori római író, Aulus Gellius (lat. Aulus Gellius) vallomása szerint az egyik első sugárhajtóművet több mint 2000 évvel ezelőtt, még ie 400-ban használták. e., a görög pitagorasz filozófus, a tarentumi Architas, aki egy fagalambot kényszerített arra, hogy gőz segítségével mozogjon egy drót mentén, városa meghökkent lakóinak szeme láttára. A tarentumi Archytas az akció-reakció elvet alkalmazta, amelyet csak a 17. században írtak le tudományosan.

Ismeretes, hogy a zaporozsjei kozákok a 16-17. századtól használták a rakétákat. A 17. században Kazimir Semenovich fehérorosz hadmérnök egy többlépcsős rakétát írt le.

4. § Rakéta, mint szállítóeszköz

Néhány nappal a kivégzés előtt Kibalcsich kidolgozott egy eredeti tervet egy űrutazásra alkalmas repülőgéphez, és nem kegyelmi kérelmet vagy panaszt adott át az ügyvédnek, hanem egy „repülőgép projektet”. A készülékről így írt: „Ha a palackot zárt aljával felfelé helyezzük el, akkor ismert gáznyomás mellett a palacknak ​​fel kell emelkednie. Kibalchichot 1881-ben végezték ki, és csak 1918-ban vált a tudósok rendelkezésére a projektjét tartalmazó boríték. Készülékének préselt puskaporon kellett volna működnie

1957-ben, a Szovjetunióban Szergej Koroljev vezetésével nukleáris fegyverek célba juttatására létrehozták a világ első interkontinentális ballisztikus rakétáját, az R-7-et, amelyet még ugyanebben az évben a világ első mesterséges földi műholdjának felbocsátására használtak. Így kezdődött a rakéták űrrepülésre való alkalmazása.

§ 5. Rakéták használata

A rakétákat fegyverek célba juttatásának módszereként használják. Mivel egy harci rakéta irányításához nincs szükség pilótára, nagy pusztító erejű tölteteket hordozhat, beleértve a nukleárisokat is. A modern irányító és navigációs rendszerek nagyobb pontosságot és manőverezhetőséget biztosítanak a rakétáknak.

A Föld légkörének tanulmányozására indított repülőgépek és léggömbök magassági plafonja 30-40 kilométer. A rakétáknak nincs ilyen mennyezete, és a légkör felső rétegeinek, főként a mezoszférának és az ionoszférának a vizsgálatára szolgálnak.

A rakéta eddig az egyetlen jármű, amely képes űrhajót az űrbe juttatni.

Az űrhajózási célokra használt rakétákat hordozórakétának nevezik, mivel hasznos terhet hordoznak. Leggyakrabban többlépcsős ballisztikus rakétákat használnak hordozórakétaként. A hordozórakéta a Földről indul, vagy hosszú repülés esetén egy mesterséges földi műhold pályájáról.

Vannak, akik rajongnak a rakétamodellezésért, akinek hobbija a rakétamodellek építése és kilövése. A rakétákat amatőr és professzionális tűzijátékokban is használják.

A hidrogén-peroxid rakétákat sugárhajtóművekben használják, és rakétákat rakétakocsikban is meghajtóként. A rakétaautók tartják a leggyorsabb gyorsulási verseny rekordját.

4. fejezet Mescserszkij egyenlete 1. § Ivan Vszevolodovics Mescserszkij

ÉS van Vsevolodovich Meshchersky (1859-1935) - orosz tudós, a változó tömegű testek mechanikájának megalapítója.

Arhangelszk városában született szegény családban. 1878-ban belépett a Szentpétervári Egyetem Fizikai és Matematikai Karának matematikai szakára. Ez volt a P. L. Csebisev által létrehozott szentpétervári matematikai iskola virágkora. Itt Mescserszkij érdeklődve hallgatta mind maga Csebisev, mind az akkori híres professzorok, A. N. Korkin (1837-1908), K. A. Posse (1847-1928) és még sokan mások előadásait.

Diákévei alatt Mescserszkij különös érdeklődéssel tanulta a mechanikát. 1882-ben végzett az egyetemen, és otthagyták, hogy professzori állásra készüljön. Ettől kezdve kezdődött több mint fél évszázados tudományos és pedagógiai tevékenysége. 1891-ben kapta meg a pétervári felsőbb női kurzusok mechanikus tanszékét, amelyet 1919-ig, azaz e szakok egyetemmel való egyesüléséig töltött be. 1897-ben Mescserszkij sikeresen védte meg disszertációját a Szentpétervári Egyetemen „Változó tömegpont dinamikája” témában, amelyet az alkalmazott matematika mesteri fokozatának megszerzésére nyújtott be.

1902-ben meghívták a Szentpétervári Műszaki Intézet tanszékvezetőjére. Itt folyt élete végéig fő tudományos és pedagógiai munkája. I. V. Mescserszkij 25 éven át a Szentpétervári Egyetemen és 33 évig a Politechnikai Intézetben végzett oktatói munkát. Az évek során több ezer szakembert képzett ki. Sok hallgatója kiemelkedő tudós lett (A. N. Krylov akadémikus, G. V. Kolosov professzor stb.).

A tudomány területén elért kiemelkedő teljesítményekért I. V. Mescserszkijt 1928-ban a Tudomány Tiszteletbeli Dolgozója címmel tüntették ki. Róla neveztek el egy krátert a Holdon.

§ 2. Impulzus

Mindenki tudja, hogy a fegyverből leadott lövést visszarúgás kíséri. Ha a golyó súlya megegyezne a fegyver súlyával, ugyanolyan sebességgel repülnének szét. A visszarúgás azért következik be, mert a kilökődő gáztömeg reaktív erőt hoz létre, melynek köszönhetően levegőben és levegőtlen térben is biztosítható a mozgás. És minél nagyobb az áramló gázok tömege és sebessége, annál nagyobb a visszarúgási erőt vállunk, minél erősebb a fegyver reakciója, annál nagyobb a reaktív erő. Ez könnyen megmagyarázható az impulzusmegmaradás törvényéből, amely kimondja, hogy a zárt rendszert alkotó testek lendületének geometriai (vagyis vektoros) összege állandó marad a rendszer testeinek bármilyen mozgása és kölcsönhatása esetén.

3. § Mescserszkij-egyenlet

Elméleti mechanikai kurzusa széles körben ismert, különösen az „Elméleti mechanika problémák gyűjteménye” (1914), amely 36 kiadáson ment keresztül, és nemcsak a Szovjetunióban, hanem számos felsőoktatási intézményben is tankönyvként fogadták el. külföldi országoké. Mescserszkij gyűjteménye, valamint „Mechanika és gépészeti gyűjtemények oktatása egyes felsőoktatási intézményekben Olaszországban, Franciaországban, Svájcban és Németországban” (1895) című munkája nagyban hozzájárult a mechanika oktatásának tudományos és pedagógiai színvonalának emeléséhez az oroszországi felsőoktatási intézményekben. .

Mescserszkij második kiemelkedő művében, a „Változó tömegpont mozgásegyenletei általános esetben” (1904) című művében elmélete végső és rendkívül elegáns kifejezést kapott. Itt felállítja és feltárja egy pont általános mozgásegyenletét, amelynek tömege az anyagrészecskék egyidejű kapcsolódási és szétválási folyamatától változik. Ez az egyenlet Meshchersky-egyenletként ismert.

Ivan Vszevolodovics Mescserszkij 1904-ben egy egyenletet kapott változó tömegű testekre.

Itt m a rakéta aktuális tömege, a a másodpercenkénti tömegfogyasztás, V a gázsugár sebessége (azaz a gázáramlás sebessége a rakétához képest), F a rakétára ható külső erők.

5. fejezet Konsztantyin Eduardovics Ciolkovszkij. Ciolkovszkij formula § 1. Konsztantyin Eduardovics Ciolkovszkij

N és hosszú évszázadok óta egyetlen tudós, egyetlen tudományos-fantasztikus író sem tudná megnevezni az egyetlen olyan eszközt, amely az ember rendelkezésére áll, amellyel legyőzheti a gravitációs erőt és az űrbe repülhet. Ezt az orosz tudós, Konsztantyin Eduardovics Ciolkovszkij (1857-1935) érte el. Megmutatta, hogy az egyetlen eszköz, amely képes legyőzni a gravitációt, a rakéta, i.e. egy olyan sugárhajtóműves eszköz, amely üzemanyagot és magán az eszközön található oxidálószert használ.

Konsztantyin Eduardovics Ciolkovszkij (1857. szeptember 5. (17., Izhevskoye, Rjazan tartomány, Orosz Birodalom – 1935. szeptember 19., Kaluga, Szovjetunió) – orosz és szovjet autodidakta tudós, kutató, iskolai tanár. A modern űrhajózás megalapítója. Megindokolta a sugárhajtási egyenlet levezetését, és arra a következtetésre jutott, hogy szükség van a „rakétavonatok” használatára - a többlépcsős rakéták prototípusaira. Aerodinamikai, repüléstechnikai és más tudományokkal foglalkozó művek szerzője.

Az orosz kozmizmus képviselője, az Orosz Világkutatások Szerelmeseinek Társaságának tagja. Sci-fi művek szerzője, az űrkutatás eszméinek támogatója és propagálója. Ciolkovszkij javasolta a világűr benépesítését orbitális állomások segítségével, előterjesztette az űrlift és légpárnás jármű ötleteit. Úgy vélte, hogy az élet fejlődése az Univerzum egyik bolygóján olyan erőt és tökéletességet fog elérni, hogy ez lehetővé teszi a gravitációs erők leküzdését és az élet elterjesztését az Univerzumban.

K. E. Ciolkovszkij azt állította, hogy a rakétatudomány elméletét csak filozófiai kutatásainak alkalmazásaként dolgozta ki. Több mint 400 művet írt, amelyek többsége kevéssé ismert az általános olvasó számára.

§ 2. Ciolkovszkij képlete

A Ciolkovszkij-képlet azt a sebességet határozza meg, amelyet a repülőgép egy rakétahajtómű tolóereje hatására fejleszt, és amely állandó irány, minden más erő hiányában. Ezt a sebességet jellemző sebességnek nevezzük.

K. E. Ciolkovsky levezetett egy képletet, amely lehetővé teszi egy rakéta maximális sebességének kiszámítását.

Az elérhető maximális sebesség elsősorban a fúvókából kiáramló gáz sebességétől függ, ami viszont elsősorban az üzemanyag típusától és a gázsugár hőmérsékletétől függ. Minél magasabb a hőmérséklet, annál nagyobb a sebesség. Ez azt jelenti, hogy egy rakétához a legtöbb kalóriatartalmú üzemanyagot kell kiválasztani, amely a legnagyobb hőmennyiséget biztosítja. Az üzemanyag tömegének a rakéta tömegéhez viszonyított arányát a hajtómű működése végén (vagyis lényegében az üres rakéta tömegéhez viszonyítva) Ciolkovszkij-számnak nevezzük.

A fő következtetés az, hogy levegőtlen térben a rakéta nagyobb sebességet fog kifejleszteni, minél nagyobb a gázkiáramlás sebessége és minél nagyobb a Ciolkovszkij-szám.

A 19. század végén kifejlesztett Ciolkovszkij képlete ma is fontos részét képezi a rakéták tervezésénél használt matematikai apparátusnak, különösen a fő tömegjellemzőik meghatározásában.

6. fejezet Jetpackok

R
jetpack - egy személyrepülőgép, amelyet a háton viselnek, és lehetővé teszi, hogy egy személy sugárhajtással a levegőbe emelkedjen. A tolóerőt a motor által függőlegesen lefelé kibocsátott sugársugár hozza létre.

A rakétacsomagok kialakítása nagyon egyszerű, ezért is terjedtek el. A Wendell Moore által tervezett klasszikus rakétacsomag magánműhelyben is elkészíthető, bár ehhez jó mérnöki képzettség és magas szintű fémmegmunkálási jártasság szükséges. A rakétacsomag fő hátránya a rövid repülési időtartam (legfeljebb 30 másodperc) és a szűkös üzemanyag - hidrogén-peroxid - magas fogyasztása. Ezek a körülmények nagyon látványos nyilvános bemutatórepülésekre korlátozzák a rakétacsomagok felhasználási körét. A rakétacsomagokon végzett repülések mindig felkeltik a nézők figyelmét, és nagy sikert arattak. Ilyen repülést például az 1984-es nyári olimpia megnyitó ünnepségén rendeztek meg az Egyesült Államokban, Los Angelesben.

Németország még a második világháború alatt is széles körben használt hidrogén-peroxiddal hajtott motorokat: torpedókban, tengeralattjárókban, repülőgépekben és rakétákban. Például a Me-163 elfogó vadászgépnek folyékony rakétahajtóműve volt, amelyet 80 százalékos hidrogén-peroxiddal és folyékony katalizátorral (kálium-permanganát oldattal vagy metanol, hidrazin-hidrát és víz keverékével) láttak el. Az égéstérben a hidrogén-peroxid lebomlott, és nagy mennyiségű túlhevített gőz-gáz keveréket képezett, amely erős sugártolóerőt hoz létre. A sorozatgyártású repülőgép sebessége elérte a 960 km/h-t, 3 perc alatt tudott 12 000 méter magasra emelkedni, repülési időtartama 8 perc volt. A hidrogén-peroxidot a V-2 rakétákban is használták, de segédüzemanyagként - turbószivattyúkat hajtott, amelyek üzemanyagot és oxidálószert szállítottak a fő rakétahajtómű égésterébe.

A háború befejezése után a német rakétatechnika a híres tervezővel, Wernher von Braunnal együtt megérkezett az Egyesült Államokba. Az egyik amerikai mérnök, aki Brownnal dolgozott, Thomas Moore egy egyedi repülőgépet talált ki, amelyet „sugármellénynek” nevezett. A „jet vest” hidrogén-peroxiddal működött. Készült egy „sugármellény”, amely a próbapadi tesztek során néhány másodpercre a talaj fölé tudta emelni a pilótát.

Moore „mellényének” azonban rendkívül kényelmetlen vezérlőrendszere volt. A pilóta mellkasán volt egy doboz, amelyből a kábelek a tolóerő-szabályozóhoz és a hátizsák két szabályozható fúvókájához mentek. A doboz jobb és bal oldalán kézikerekek voltak: a jobb kézikerék szabályozta a tolóerőt, a bal oldalon pedig két koaxiális kormánykerék szabályozta a bal és a jobb oldali fúvókát. Mindegyik fúvóka előre vagy hátra terelhető. Ha oldalra kellett fordulni, a pilóta elforgatta az egyik kézikereket, eltérítve az egyik fúvókát. Ahhoz, hogy előre vagy hátra repüljön, a pilóta egyszerre forgatta mindkét kézikereket. Ez elméletben így nézett ki. Thomas Moore "Jet Vest"-je soha nem tudott önállóan repülni, a hadsereg leállította a finanszírozást, és a munkát lefaragták.

1958-ban Harry Burdett és Alexander Bohr, a Thiokol mérnökei létrehoztak egy „ugróövet”, amelyet „Szöcske”-nek neveztek el. A tolóerőt nagynyomású sűrített nitrogén hozta létre. Az „övre” két, függőlegesen lefelé irányuló kis fúvókát rögzítettek. Az „öv” viselője kinyithatta a szelepet, sűrített nitrogént engedve ki a hengerből a fúvókákon keresztül, miközben akár 7 méter magasra is feldobta. Előrehajolva 45-50 km/h sebességgel lehetett futni az „ugróöv” által keltett vonóerő segítségével. Aztán Burdette és Bohr kipróbálta a hidrogén-peroxidot. Az „ugróövet” akció közben bemutatták a katonaságnak, de nem volt finanszírozás, és a dolog ismét nem terjedt túl a próbakísérleteken.

Az elmúlt években a rakétacsomag népszerűvé vált a saját építésű rajongók körében. A hátizsák kialakítása meglehetősen egyszerű, de a repülésre alkalmas hátizsák titka két kulcselemben rejlik: a gázgenerátorban és a tolóerő-szabályozó szelepben. Wendell Moore-nak egyszer csak ezek jutottak eszébe hosszú próbatételek során.

A hátizsákok elterjedését a tömény hidrogén-peroxid hiánya is nehezíti, amit a nagy vegyipari cégek már nem gyártanak. Amatőr rakétatudósok saját létesítményeket építenek az elektrolízis módszerrel történő előállításához.

N
és ma már nem több, mint 5 sikeresen repülő rakétacsomag a világon. Harold Graham első repülése óta eltelt negyven év alatt mindössze tizenegy ember (köztük ő is) repült szabadon hátizsákon (hám nélkül). A leghíresebb közülük, mint már említettük, Bill Sutor, aki valaha Wendell Moore szomszédságában élt, és lehetőséget kért, hogy egy hátizsákon repüljön, amit Moore hozott haza a csomagtartójában. Az amerikaiak 4-szeresére növelték a repülési időt egy jetpack-el.

7. fejezet Érdekes tény

Az animációs filmek készítői érdekes alkalmazásokat találtak a sugárhajtásra. A reaktív mozgásnak köszönhetően látványos animáció született. Íme néhány állókép a rajzfilmekből:

Következtetés

Az elvégzett munka eredményeként tanulmányoztam a sugárhajtás alapelveit, és információkat találtam ebben a témában. Emellett bővítettem a fizika ismereteimet. Korábban azt hittem, hogy a sugárhajtást csak rakéták építésére használták, de mostanra megtudtam, hogy használják repülőgépgyártásban, és tűzijátékban, sőt rakétacsomagokban is, amelyek lehetővé teszik a föld felett lebegve különféle trükköket. Kijelenthetjük, hogy a sugárhajtás forradalmasította a repülést, és jelentőségét nem lehet túlbecsülni. A repülőgépek több ezer embert szállítanak minimális idő alatt, az űrhajósok pedig rakétákat használnak más bolygók felfedezésére. Ezenkívül a sugármozgás az élő természetben is megtalálható.

Irodalom

Bilimovich B.F. "Fizika kvíz"

Deryabin V. M. Megmaradási törvények a fizikában. – M.: Nevelés, 1982.

Gelfer Ya. M. Természetvédelmi törvények. – M.: Nauka, 1967.

Test K. Formák nélküli világ. – M.: Mir, 1976.

Gyermekenciklopédia. – M.: A Szovjetunió Tudományos Akadémia Kiadója, 1959.

Kupov A., Vinogradov A. „Repülőgép meghajtás a természetben és a technológiában”

Nagy Orosz Enciklopédia, 1999, 456, 476-477

"Wikipédia" internetes enciklopédia