Para a maioria das pessoas, o termo “propulsão a jato” representa o progresso moderno na ciência e na tecnologia, especialmente no campo da física. A propulsão a jato em tecnologia é associada por muitos a naves espaciais, satélites e aviões a jato. Acontece que o fenômeno da propulsão a jato existia muito antes do próprio homem e independentemente dele. As pessoas só conseguiram compreender, usar e desenvolver o que está sujeito às leis da natureza e do universo.

O que é propulsão a jato?

Sobre língua Inglesa a palavra "reativo" soa como "jato". Refere-se ao movimento de um corpo, que se forma no processo de separação de uma parte dele a uma determinada velocidade. Aparece uma força que move o corpo em lado reverso da direção do movimento, separando uma parte dele. Cada vez que matéria é ejetada de um objeto e o objeto se move na direção oposta, o movimento do jato é observado. Para levantar objetos no ar, os engenheiros devem projetar um poderoso lançador de foguetes. Liberando jatos de chamas, os motores do foguete o colocam na órbita da Terra. Às vezes, foguetes lançam satélites e sondas espaciais.

Quanto aos aviões comerciais e militares, o princípio de seu funcionamento lembra um pouco a decolagem de um foguete: o corpo físico reage ao poderoso jato de gás emitido, fazendo com que se mova na direção oposta. Este é o princípio operacional básico dos aviões a jato.

Leis de Newton da propulsão a jato

Os engenheiros baseiam seus desenvolvimentos nos princípios da estrutura do universo, descritos em detalhes pela primeira vez nas obras do notável cientista britânico Isaac Newton, que viveu no final do século XVII. As leis de Newton descrevem os mecanismos da gravidade e nos dizem o que acontece quando os objetos se movem. Eles explicam de forma especialmente clara o movimento dos corpos no espaço.

A segunda lei de Newton afirma que a força de um objeto em movimento depende da quantidade de matéria que ele contém, em outras palavras, de sua massa e da mudança na velocidade do movimento (aceleração). Isso significa que para criar um foguete poderoso é necessário que ele libere constantemente um grande número de energia de alta velocidade. A terceira lei de Newton afirma que para cada ação haverá uma reação igual, mas oposta – uma reação. Os motores a jato, na natureza e na tecnologia, obedecem a essas leis. No caso de um foguete, a força é a matéria que sai do escapamento. A reação é empurrar o foguete para frente. É a força das emissões que empurra o foguete. No espaço, onde um foguete praticamente não tem peso, mesmo um leve empurrão dos motores do foguete pode causar navio grande voe para frente rapidamente.

Técnica usando propulsão a jato

A física da propulsão a jato é que a aceleração ou desaceleração de um corpo ocorre sem a influência dos corpos circundantes. O processo ocorre devido à separação de parte do sistema.

Exemplos de propulsão a jato em tecnologia são:

1. o fenômeno do recuo de um tiro;
2. explosões;
3. impactos durante acidentes;
4. recue ao usar uma mangueira de incêndio poderosa;
5. barco com motor a jato;
6. avião a jato e foguete.

Os corpos criam um sistema fechado se interagirem apenas entre si. Tal interação pode levar a uma mudança no estado mecânico dos corpos que formam o sistema.

Qual é o efeito da lei da conservação do momento?

Esta lei foi anunciada pela primeira vez pelo filósofo e físico francês R. Descartes. Quando dois ou mais corpos interagem, forma-se um sistema fechado entre eles. Ao se mover, qualquer corpo tem seu próprio impulso. Esta é a massa de um corpo multiplicada pela sua velocidade. O momento total do sistema é igual à soma vetorial dos momentos dos corpos nele localizados. O momento de qualquer um dos corpos dentro do sistema muda devido à sua influência mútua. O momento total dos corpos em um sistema fechado permanece inalterado sob vários movimentos e interações dos corpos. Esta é a lei da conservação do momento.

Exemplos da ação desta lei podem ser quaisquer colisões de corpos (bolas de bilhar, carros, partículas elementares), bem como rupturas de corpos e tiros. Quando uma arma é disparada, ocorre o recuo: o projétil avança e a própria arma é empurrada para trás. Por que isso está acontecendo? A bala e a arma formam um sistema fechado entre si, onde funciona a lei da conservação do momento. Ao disparar, os impulsos da própria arma e da bala mudam. Mas o impulso total da arma e da bala antes do disparo será igual ao impulso total da arma que recua e da bala disparada após o disparo. Se a bala e a arma tivessem a mesma massa, voariam em direções opostas e com a mesma velocidade.

A lei da conservação do momento tem uma ampla gama de uso pratico. Permite-nos explicar o movimento do jato, graças ao qual são alcançadas as velocidades mais elevadas.

Propulsão a jato em física

O exemplo mais marcante da lei da conservação do momento é o movimento do jato realizado por um foguete. A parte mais importante do motor é a câmara de combustão. Em uma de suas paredes existe um bico jato, adaptado para liberar o gás gerado durante a combustão do combustível. Sob a influência de alta temperatura e pressão, o gás sai do bico do motor em alta velocidade. Antes de um foguete ser lançado, seu momento em relação à Terra é zero. No momento do lançamento, o foguete também recebe um impulso, que é igual ao impulso do gás, mas de direção oposta.

Um exemplo de física de propulsão a jato pode ser visto em todos os lugares. Durante uma comemoração de aniversário balão pode muito bem se tornar um foguete. Como? Encha o balão apertando o orifício aberto para evitar que o ar escape. Agora deixe-o ir. Balão correrá pela sala em grande velocidade, impulsionado pelo ar que sai dela.

História da propulsão a jato

A história dos motores a jato começou já em 120 a.C., quando Heron de Alexandria projetou o primeiro motor a jato- aeolipila. A água é despejada em uma bola de metal e aquecida pelo fogo. O vapor que escapa desta bola a gira. Este dispositivo mostra propulsão a jato. Os sacerdotes usaram com sucesso o motor de Heron para abrir e fechar as portas do templo. Uma modificação da eolípila é a roda de Segner, que hoje é efetivamente utilizada para regar terras agrícolas. No século XVI, Giovani Branca apresentou ao mundo a primeira turbina a vapor, que funcionava segundo o princípio da propulsão a jato. Isaac Newton propôs um dos primeiros projetos de um carro a vapor.

As primeiras tentativas de usar a propulsão a jato na tecnologia de movimentação em terra datam dos séculos 15-17. Mesmo há 1000 anos, os chineses tinham foguetes que usavam como armas militares. Por exemplo, em 1232, segundo a crônica, na guerra com os mongóis usaram flechas equipadas com foguetes.

As primeiras tentativas de construir um avião a jato começaram em 1910. A base foi tirada de pesquisas de foguetes dos séculos passados, que descreveram detalhadamente o uso de aceleradores de pólvora que poderiam reduzir significativamente a duração da pós-combustão e da corrida de decolagem. O projetista-chefe foi o engenheiro romeno Henri Coanda, que construiu uma aeronave movida por motor a pistão. O pioneiro da propulsão a jato em tecnologia pode ser justamente chamado de engenheiro da Inglaterra - Frank Whittle, que propôs as primeiras idéias para a criação de um motor a jato e recebeu sua patente para elas em final do século XIX século.

Os primeiros motores a jato

O desenvolvimento de um motor a jato na Rússia começou no início do século XX. A teoria do movimento de veículos a jato e foguetes capazes de atingir velocidades supersônicas foi apresentada pelo famoso cientista russo K. E. Tsiolkovsky. O talentoso designer A. M. Lyulka conseguiu dar vida a essa ideia. Foi ele quem criou o projeto do primeiro avião a jato da URSS, movido por turbina a jato. Os primeiros aviões a jato foram criados por engenheiros alemães. A criação e produção do projeto foram realizadas secretamente em fábricas disfarçadas. Hitler, com sua ideia de se tornar um governante mundial, contratou os melhores designers da Alemanha para produção a arma mais poderosa, incluindo aeronaves de alta velocidade. O mais bem-sucedido deles foi o primeiro avião a jato alemão, o Messerschmitt 262. Esta aeronave se tornou a primeira do mundo a passar com sucesso em todos os testes, decolar livremente e então começar a ser produzida em massa.

A aeronave tinha as seguintes características:

• O dispositivo tinha dois motores turbojato.
• Um radar estava localizado na proa.
• A velocidade máxima da aeronave atingiu 900 km/h.

Graças a todos esses indicadores e características de design, o primeiro avião a jato, o Messerschmitt-262, foi um meio formidável de combate contra outras aeronaves.

Protótipos de aviões comerciais modernos

EM período pós-guerra Os designers russos criaram aviões a jato, que mais tarde se tornaram protótipos de aviões comerciais modernos.

O I-250, mais conhecido como o lendário MiG-13, é um caça no qual A. I. Mikoyan trabalhou. O primeiro vôo foi realizado na primavera de 1945, época em que o caça a jato apresentava velocidade recorde de 820 km/h. Os aviões a jato MiG-9 e Yak-15 foram colocados em produção.

Em abril de 1945, o avião a jato Su-5 de P. O. Sukhoi subiu aos céus pela primeira vez, subindo e voando devido a um motor-compressor respiratório e motor de pistão localizado na parte traseira da estrutura.

Após o fim da guerra e rendição Alemanha fascista União Soviética Aeronaves alemãs com motores a jato JUMO-004 e BMW-003 foram levadas como troféus.

Protótipos do primeiro mundo

Não apenas os designers alemães e soviéticos estiveram envolvidos no desenvolvimento, teste de novos aviões comerciais e na sua produção. Engenheiros dos EUA, Itália, Japão e Grã-Bretanha também criaram muitos projetos de sucesso, usou propulsão a jato em tecnologia. Alguns dos primeiros desenvolvimentos com vários tipos de motores incluem:

• O He-178 é uma aeronave alemã com motor turbojato que decolou em agosto de 1939.
• Gloster E. 28/39 - uma aeronave originária da Grã-Bretanha, com motor turbojato, voou pela primeira vez nos céus em 1941.
• O He-176, caça criado na Alemanha com motor de foguete, fez seu primeiro vôo em julho de 1939.
• BI-2 - a primeira aeronave soviética impulsionada por um foguete usina elétrica.
• CampiniN.1 é um avião a jato criado na Itália, que se tornou a primeira tentativa dos designers italianos de se afastarem do equivalente a pistão.
• Yokosuka MXY7 Ohka (“Oka”) com motor Tsu-11 é um caça-bombardeiro japonês, uma aeronave chamada descartável com um piloto kamikaze a bordo.

O uso da propulsão a jato em tecnologia serviu como um forte impulso para a rápida criação dos seguintes aviões a jato e desenvolvimento adicional construção de aeronaves militares e civis.

1. GlosterMeteor - caça que respira ar, fabricado na Grã-Bretanha em 1943, jogou papel importante na Segunda Guerra Mundial, e após sua conclusão executou a tarefa de interceptar mísseis V-1 alemães.
2. O Lockheed F-80 é um avião a jato fabricado nos EUA com motor AllisonJ. Essas aeronaves participaram mais de uma vez na Guerra Nipo-Coreana.
3. O B-45 Tornado é um protótipo do moderno bombardeiro americano B-52, criado em 1947.
4. O MiG-15, sucessor do aclamado caça a jato MiG-9, que participou ativamente do conflito militar na Coreia, foi produzido em dezembro de 1947.
5. Tu-144 é o primeiro avião de passageiros a jato supersônico soviético.

Veículos a jato modernos

Os aviões comerciais estão melhorando a cada ano, à medida que designers de todo o mundo trabalham para criar uma nova geração de aeronaves capazes de voar à velocidade do som e em velocidades supersônicas. Agora existem aviões comerciais que podem acomodar um grande número de passageiros e carga, têm tamanhos enormes e velocidades inimagináveis ​​de mais de 3.000 km/h, e aeronaves militares equipadas com modernos equipamentos de combate.

Mas entre essa diversidade existem vários projetos de aviões a jato recordistas:

1. O Airbus A380 é a aeronave mais espaçosa, com capacidade para 853 passageiros, o que é garantido pelo seu design de dois andares. É também um dos aviões mais luxuosos e caros do nosso tempo. O maior avião de passageiros no ar.
2. Boeing 747 - por mais de 35 anos foi considerado o avião comercial de dois andares mais espaçoso e podia transportar 524 passageiros.
3. O AN-225 Mriya é uma aeronave cargueira com capacidade de carga útil de 250 toneladas.
4. LockheedSR-71 é um avião a jato que atinge uma velocidade de 3.529 km/h durante o vôo.

A pesquisa aeronáutica não pára, porque os aviões a jato são a base do rápido desenvolvimento da aviação moderna. Atualmente, vários aviões tripulados, de passageiros e não tripulados ocidentais e russos com motores a jato estão sendo projetados, cujo lançamento está planejado para os próximos anos.

Os desenvolvimentos inovadores russos do futuro incluem o caça de 5ª geração PAK FA - T-50, cujas primeiras cópias provavelmente entrarão nas forças armadas no final de 2017 ou início de 2018, após testar um novo motor a jato.

A natureza é um exemplo de propulsão a jato

O princípio reativo do movimento foi inicialmente sugerido pela própria natureza. Seu efeito é aproveitado pelas larvas de alguns tipos de libélulas, águas-vivas e muitos moluscos - vieiras, chocos, polvos e lulas. Eles aplicam uma espécie de “princípio de repulsão”. Os chocos sugam água e a jogam fora tão rapidamente que eles próprios dão um salto para frente. As lulas que usam esse método podem atingir velocidades de até 70 quilômetros por hora. É por isso que esse método de movimento tornou possível chamar as lulas de “foguetes biológicos”. Os engenheiros já inventaram um motor que funciona segundo o princípio dos movimentos da lula. Um exemplo do uso da propulsão a jato na natureza e na tecnologia é o canhão de água.

É um dispositivo que proporciona movimento por meio da força da água expelida sob forte pressão. No aparelho, a água é bombeada para dentro da câmara e depois liberada dela por meio de um bico, e a embarcação se move no sentido oposto ao da emissão do jato. A água é aspirada por meio de um motor movido a diesel ou gasolina.

O mundo vegetal também nos oferece exemplos de propulsão a jato. Entre eles estão espécies que utilizam esse movimento para dispersar sementes, por exemplo, o pepino louco. Só que externamente esta planta é semelhante aos pepinos a que estamos habituados. E recebeu a característica “louca” porque de uma maneira estranha reprodução. Quando maduros, os frutos saltam dos talos. Eventualmente, abre-se um buraco através do qual o pepino lança uma substância contendo sementes adequadas para germinação usando reatividade. E o próprio pepino salta até doze metros na direção oposta ao tiro.

A manifestação da propulsão a jato na natureza e na tecnologia está sujeita às mesmas leis do universo. A humanidade utiliza cada vez mais estas leis para atingir os seus objectivos, não só na atmosfera da Terra, mas também na vastidão do espaço, e a propulsão a jacto é um exemplo notável disso.

O conceito de propulsão a jato e impulso a jato

Jato-Propulsão(do ponto de vista de exemplos na natureza)- movimento que ocorre quando qualquer parte dele é separada do corpo a uma determinada velocidade.

O princípio da propulsão a jato é baseado na lei da conservação do momento de um sistema mecânico isolado de corpos:

Ou seja, o momento total de um sistema de partículas é um valor constante. Na ausência de influências externas, o impulso do sistema igual a zero e é possível alterá-lo por dentro devido ao impulso do jato.

Impulso a jato (do ponto de vista de exemplos na natureza)- a força de reação das partículas separadas, que é aplicada no ponto do centro de exaustão (para um foguete - o centro da saída do bocal do motor) e é direcionada opostamente ao vetor velocidade das partículas separadas.

Massa do fluido de trabalho (foguete)

Aceleração geral do fluido de trabalho

Taxa de fluxo de partículas separadas (gases)

Cada segundo consumo de combustível

Exemplos de propulsão a jato na natureza inanimada

O movimento do jato também pode ser encontrado no mundo das plantas. EM países do sul(e aqui também na costa do Mar Negro) cresce uma planta chamada “pepino louco”.

O nome latino do gênero Ecballium vem de palavra grega com o significado - jogo fora, conforme a estrutura de uma fruta que lança sementes.

Os frutos do pepino maluco são verde-azulados ou verdes, suculentos, oblongos ou oblongo-ovóides, com 4-6 cm de comprimento, 1,5-2,5 cm de largura, eriçados, rombos em ambas as extremidades, com múltiplas sementes (Figura 1). As sementes são alongadas, pequenas, comprimidas, lisas, com bordas estreitas, com cerca de 4 mm de comprimento. À medida que as sementes amadurecem, o tecido que as rodeia transforma-se numa massa viscosa. Ao mesmo tempo, forma-se muita pressão no fruto, com o que o fruto se separa do pedúnculo, e as sementes, junto com o muco, são expelidas com força pelo buraco resultante. Os próprios pepinos voam na direção oposta. O pepino louco (também chamado de “pistola feminina”) atira a mais de 12 m (Fig. 2).

Exemplos de propulsão a jato no reino animal

Criaturas marinhas

Muitos animais marinhos usam propulsão a jato para se moverem, incluindo águas-vivas, vieiras, polvos, lulas, chocos, salpas e alguns tipos de plâncton. Todos eles utilizam a reação de um jato de água ejetado; a diferença está na estrutura do corpo e, portanto, na forma de ingestão e liberação da água.

O molusco vieira (Fig. 3) se move devido à força reativa de um jato de água expelido da concha durante uma forte compressão de suas válvulas. Ele usa esse tipo de movimento em caso de perigo.

Os chocos (Figura 4) e os polvos (Figura 5) levam água para a cavidade branquial através de uma fenda lateral e um funil especial na frente do corpo e, a seguir, lançam vigorosamente um jato de água pelo funil. O choco direciona o tubo do funil para o lado ou para trás e, espremendo rapidamente a água, pode se mover em diferentes direções. Polvos, dobrando seus tentáculos sobre a cabeça, dão seus corpos forma simplificada podendo assim controlar seu movimento, mudando sua direção.

Os polvos podem até voar. O naturalista francês Jean Verani viu como um polvo comum acelerou em um aquário e de repente pulou de costas para fora da água. Depois de descrever um arco de cerca de cinco metros de comprimento no ar, ele voltou para o aquário. Ao ganhar velocidade para pular, o polvo se movia não apenas devido ao impulso do jato, mas também remava com seus tentáculos.

A salpa (Fig. 6) é um animal marinho de corpo transparente quando em movimento recebe água pela abertura frontal, e a água entra em uma ampla cavidade, dentro da qual as brânquias se estendem diagonalmente. Assim que o animal toma um grande gole de água, o buraco se fecha. Em seguida, os músculos longitudinais e transversais da salpa se contraem, todo o corpo se contrai e a água é expelida pela abertura posterior.

Lulas (Fig. 7). Tecido muscular - o manto envolve o corpo do molusco por todos os lados; o volume de sua cavidade é quase metade do volume do corpo da lula; O animal suga água para dentro da cavidade do manto e, em seguida, lança um jato de água através de um bico estreito e se move para trás com empurrões em alta velocidade. Ao mesmo tempo, todos os dez tentáculos da lula são reunidos em um nó acima de sua cabeça e ela assume uma forma aerodinâmica. O bico é equipado com uma válvula especial e os músculos podem girá-lo, mudando a direção do movimento. O motor squid é muito econômico e pode atingir velocidades de 60 a 70 km/h. Ao dobrar os tentáculos agrupados para a direita, esquerda, para cima ou para baixo, a lula gira em uma direção ou outra. Como tal volante, comparado ao próprio animal, tem um efeito muito tamanhos grandes, então seu leve movimento é suficiente para que a lula, mesmo em velocidade máxima, evite facilmente uma colisão com um obstáculo. Mas quando você precisa nadar rapidamente, o funil sempre se destaca entre os tentáculos, e a lula corre primeiro com o rabo.

Os engenheiros já criaram um motor semelhante ao motor squid. É chamado de canhão de água. Nele, a água é sugada para dentro da câmara. E então é jogado para fora através de um bico; a embarcação se move na direção oposta à direção da emissão do jato. A água é aspirada com gasolina comum ou Motor a gasóleo(ver anexo).

O melhor piloto entre os moluscos é a lula Stenoteuthis. Os marinheiros chamam isso de “lula voadora”. Ele persegue peixes com tanta velocidade que muitas vezes salta para fora da água, deslizando sobre sua superfície como uma flecha. Ele recorre a esse truque para salvar sua vida dos predadores - atum e cavala. Tendo desenvolvido o impulso máximo do jato na água, a lula piloto decola e voa sobre as ondas por mais de cinquenta metros. O apogeu do vôo de um foguete vivo fica tão alto acima da água que as lulas voadoras muitas vezes acabam no convés dos navios oceânicos. Quatro a cinco metros não é uma altura recorde para a qual as lulas sobem ao céu. Às vezes eles voam ainda mais alto.

O pesquisador inglês de moluscos Dr. Rees descreveu em artigo científico uma lula (apenas 16 centímetros de comprimento), que, tendo voado uma distância considerável no ar, caiu na ponte do iate, que se elevava quase sete metros acima da água.

Acontece que muitas lulas voadoras caem no navio em uma cascata cintilante. O antigo escritor Trebius Niger disse uma vez triste história sobre um navio que supostamente até afundou sob o peso de lulas voadoras que caíram em seu convés.

Insetos

As larvas da libélula se movem de maneira semelhante. E não todas, mas larvas de barriga longa que nadam ativamente em águas estagnadas (família Rocker) e correntes (família Cordulegaster), bem como larvas rastejantes de barriga curta de água parada. A larva utiliza o movimento do jato principalmente em momentos de perigo para se deslocar rapidamente para outro local. Este método de movimento não permite manobras precisas e não é adequado para perseguir presas. Mas as larvas roqueiras não perseguem ninguém - elas preferem caçar em emboscada.

O intestino posterior da larva da libélula, além de sua função principal, também serve como órgão de movimento. A água enche o intestino posterior, depois é expelida com força e a larva se move de 6 a 8 cm de acordo com o princípio do movimento do jato.

tecnologia de natureza de propulsão a jato

Aplicativo

A lei da conservação do momento é de grande importância quando se considera o movimento do jato.
Sob jato-Propulsão compreender o movimento de um corpo que ocorre quando alguma parte dele se separa com uma certa velocidade em relação a ele, por exemplo, quando os produtos da combustão fluem para fora do bico de um avião a jato. Neste caso, o chamado Força reativa empurrando o corpo.
A peculiaridade da força reativa é que ela surge como resultado da interação entre partes do próprio sistema, sem qualquer interação com corpos externos.
Já a força que transmite aceleração, por exemplo, a um pedestre, a um navio ou a um avião, surge apenas devido à interação desses corpos com o solo, a água ou o ar.

Assim, o movimento de um corpo pode ser obtido a partir do fluxo de uma corrente de líquido ou gás.

Movimento do jato na natureza inerente principalmente aos organismos vivos que vivem em um ambiente aquático.

Em tecnologia, a propulsão a jato é utilizada no transporte fluvial (motores a jato de água), na indústria automotiva (carros de corrida), em assuntos militares, na aviação e na astronáutica.
Todas as aeronaves modernas de alta velocidade estão equipadas com motores a jato, porque... eles são capazes de fornecer a velocidade de vôo necessária.
É impossível usar outros motores além dos motores a jato no espaço sideral, uma vez que não há nenhum suporte a partir do qual a aceleração possa ser alcançada.

História do desenvolvimento da tecnologia de jatos

O criador do míssil de combate russo foi o cientista de artilharia K.I. Konstantinov. Pesando 80 kg, o alcance de voo do foguete de Konstantinov atingiu 4 km.

A ideia de usar propulsão a jato em uma aeronave, o projeto de um dispositivo aeronáutico a jato, foi apresentada em 1881 por N.I. Kibalchich.

Em 1903, o famoso físico K.E. Tsiolkovsky provou a possibilidade de vôo no espaço interplanetário e desenvolveu um projeto para o primeiro avião-foguete com motor de propelente líquido.

K. E. Tsiolkovsky projetou um trem de foguetes espaciais composto por uma série de foguetes que operam alternadamente e caem à medida que o combustível se esgota.

Princípios dos motores a jato

A base de qualquer motor a jato é a câmara de combustão, na qual a combustão do combustível produz gases que possuem temperatura muito elevada e exercem pressão nas paredes da câmara. Os gases escapam de um bico estreito do foguete em alta velocidade e criam impulso a jato. De acordo com a lei da conservação do momento, o foguete adquire velocidade na direção oposta.

A dinâmica do sistema (produtos de combustão de foguetes) permanece zero. Como a massa do foguete diminui, mesmo com vazão de gás constante, sua velocidade aumentará, atingindo gradativamente seu valor máximo.
O movimento de um foguete é um exemplo do movimento de um corpo com massa variável. Para calcular sua velocidade, é utilizada a lei da conservação do momento.

Os motores a jato são divididos em motores de foguete e motores que respiram ar.

Motores de foguete Disponível com combustível sólido ou líquido.
Nos motores de foguete de combustível sólido, o combustível, que contém combustível e oxidante, é forçado para dentro da câmara de combustão do motor.
EM motores a jato líquidos, destinado a funcionar naves espaciais, o combustível e o oxidante são armazenados separadamente em tanques especiais e fornecidos à câmara de combustão por meio de bombas. Eles podem usar querosene, gasolina, álcool, hidrogênio líquido, etc. como combustível, e oxigênio líquido, ácido nítrico, etc. como agente oxidante necessário para a combustão.

Os modernos foguetes espaciais de três estágios são lançados verticalmente e, após passarem pelas densas camadas da atmosfera, são transferidos para voar em uma determinada direção. Cada estágio do foguete possui seu próprio tanque de combustível e tanque de oxidante, bem como seu próprio motor a jato. À medida que o combustível queima, os estágios gastos do foguete são descartados.

Motores a jato atualmente usado principalmente em aeronaves. Sua principal diferença em relação aos motores de foguete é que o oxidante para a combustão do combustível é o oxigênio do ar que entra no motor vindo da atmosfera.
Os motores que respiram ar incluem motores turbocompressores com compressor axial e centrífugo.
O ar nesses motores é sugado e comprimido por um compressor acionado por uma turbina a gás. Os gases que saem da câmara de combustão criam um impulso reativo e giram o rotor da turbina.

Em velocidades de vôo muito altas, a compressão de gases na câmara de combustão pode ser alcançada devido ao fluxo de ar que se aproxima. Não há necessidade de compressor.

A reatividade e o movimento através disso são um fenômeno bastante difundido na natureza. Bem, cientistas e inventores “espiaram” e usaram isso em seus desenvolvimentos técnicos. Exemplos podem ser vistos em todos os lugares. Muitas vezes nós mesmos não prestamos atenção ao fato de que este ou aquele objeto está Ser vivo, mecanismo técnico - move-se com a ajuda deste fenômeno.

O que é propulsão a jato?

Na natureza viva, a reatividade é um movimento que pode ocorrer no caso de separação de qualquer partícula do corpo a uma determinada velocidade. Na tecnologia, o mesmo princípio é usado - a lei da conservação dos impulsos. Exemplos de equipamentos de propulsão a jato: em um foguete composto por uma carcaça (que também inclui motor, dispositivos de controle, área útil para movimentação de carga) e combustível com oxidante, o combustível queima, transformando-se em gases que explodem pelos bicos em um jato poderoso, dando velocidade a toda a estrutura na direção oposta.

Exemplos de propulsão a jato na natureza

Muitas criaturas vivas usam esse princípio de movimento. É característico das larvas de algumas espécies de libélulas, águas-vivas, moluscos - vieiras, chocos, polvos, lulas. E em flora- a flora da Terra - também existem espécies que utilizam esse fenômeno para inseminação.

"Esguichando pepino"

Flora nos fornece exemplos de propulsão a jato. Apenas pela aparência Esta planta com um apelido estranho é semelhante aos pepinos a que estamos habituados. E ganhou o epíteto de “louca” pela forma inusitada de espalhar suas sementes. Quando maduros, os frutos da planta saltam dos caules. Isso cria um buraco através do qual o pepino lança um líquido contendo sementes adequadas para propagação usando reatividade. E a própria fruta pode voar até 12 metros na direção oposta ao tiro.

Como um choco se move?

Exemplos de propulsão a jato estão amplamente representados na fauna. O choco é um cefalópode com um funil especial localizado na parte frontal do corpo. Através dele (e através de uma fenda lateral adicional) a água entra no corpo do animal, na cavidade branquial. Em seguida, o líquido é jogado fora através de um funil, e o choco pode direcionar um tubo especial para o lado ou para trás. A força reversa resultante fornece movimento em diferentes direções.

Salpa

Esses animais da família dos tunicados são exemplos marcantes de propulsão a jato na natureza. Eles têm corpos cilíndricos translúcidos de pequeno tamanho e vivem nas águas superficiais dos oceanos do mundo. Ao se movimentar, o animal aspira água por um orifício localizado na parte frontal do corpo. O líquido é colocado em uma ampla cavidade de seu corpo, na qual as brânquias estão localizadas na diagonal. A salpa toma um gole d'água e ao mesmo tempo o buraco fecha bem e os músculos do corpo - transversais e longitudinais - se contraem. Como resultado, todo o corpo da salpa se contrai e a água é empurrada bruscamente para fora do orifício traseiro. Assim, as salpas utilizam o princípio da reatividade em seu movimento no elemento água.

Medusas, moluscos, plâncton

Ainda existem habitantes no mar que se movem de forma semelhante. Todo mundo provavelmente já conheceu alguém na água pelo menos uma vez enquanto relaxava na costa. tipos diferentes medusa Mas eles também se movem através da reatividade. Plâncton marinho, mais precisamente, algumas vieiras - todos eles se movem assim.

Exemplos de movimento de jato de corpos. Lula

A lula possui uma estrutura corporal única. Na verdade, sua estrutura contém um potente motor a jato com excelente eficiência. Este representante da fauna dos mares e oceanos vive por vezes em grandes profundidades e atinge tamanhos enormes. Até o corpo do animal lembra um foguete em seu formato. Mais precisamente, este foguete moderno inventado por cientistas imita as formas de lula criadas pela natureza. Além disso, para movimentos de lazer no ambiente aquático, utiliza-se uma barbatana, mas se for necessário um solavanco, então o princípio da reatividade!

Se lhe pedirem para dar exemplos de propulsão a jato na natureza, então, em primeiro lugar, podemos falar sobre esse molusco. Seu manto muscular envolve uma cavidade localizada no corpo. A água é sugada de fora e depois expelida bruscamente através de um bico estreito (que lembra um foguete). Resultado: a lula se move aos solavancos na direção oposta. Esse recurso permite que o animal se mova em velocidades bastante altas, ultrapassando sua presa ou escapando da perseguição. Pode atingir velocidades comparáveis ​​a uma embarcação moderna bem equipada: até 70 quilômetros por hora. E alguns cientistas que estudam o fenômeno detalhadamente falam em velocidades que chegam a 150 km/h! Além disso, este representante O oceano tem boa manobrabilidade devido aos tentáculos, dobrados em feixe, dobrando-se ao se mover nas direções corretas.

O movimento dos jatos na natureza e na tecnologia é um fenômeno muito comum. Na natureza, ocorre quando uma parte do corpo se separa a uma certa velocidade de alguma outra parte. Neste caso, a força reativa aparece sem interação deste organismo com corpos externos.

Para entender o que estamos falando sobre, é melhor consultar exemplos. na natureza e na tecnologia são numerosos. Falaremos primeiro sobre como os animais o utilizam e depois como ele é utilizado na tecnologia.

Medusas, larvas de libélulas, plâncton e moluscos

Muitas pessoas, enquanto nadavam no mar, encontraram águas-vivas. Em qualquer caso, no Mar Negro, existem muitos deles. No entanto, nem todos perceberam que as águas-vivas se movem usando propulsão a jato. O mesmo método é usado por larvas de libélula, bem como por alguns representantes do plâncton marinho. A eficiência dos animais marinhos invertebrados que o utilizam é ​​muitas vezes muito superior à das invenções técnicas.

Muitos moluscos movem-se de uma forma que nos interessa. Exemplos incluem choco, lula e polvo. Em particular, a vieira é capaz de avançar usando um jato de água que é ejetado da concha quando suas válvulas são fortemente comprimidas.

E estes são apenas alguns exemplos da vida do mundo animal que podem ser citados para ampliar o tema: “A propulsão a jato na vida cotidiana, na natureza e na tecnologia”.

Como um choco se move?

O choco também é muito interessante neste aspecto. Como muitos cefalópodes, ele se move na água usando o seguinte mecanismo. Através de um funil especial localizado na frente do corpo, bem como através de uma fenda lateral, o choco leva água para a cavidade branquial. Então ela o joga vigorosamente pelo funil. O choco direciona o tubo do funil para trás ou para o lado. O movimento pode ser realizado em diferentes direções.

O método que a salpa usa

O método utilizado pela salpa também é curioso. Este é o nome de um animal marinho que possui corpo transparente. Ao se movimentar, a salpa aspira água pela abertura frontal. A água termina em uma ampla cavidade e as brânquias estão localizadas diagonalmente em seu interior. O buraco fecha quando a salpa toma um grande gole de água. Seus músculos transversais e longitudinais se contraem, comprimindo todo o corpo do animal. A água é expelida pelo orifício traseiro. O animal avança devido à reação do jato que flui.

Lulas - "torpedos vivos"

Maioria grande interesse representa, talvez, o motor a jato que a lula possui. Este animal é considerado o mais representante principal invertebrados que vivem em grandes profundidades oceânicas. As lulas alcançaram a verdadeira perfeição na navegação a jato. Até o corpo desses animais lembra um foguete em seu formato externo. Ou melhor, este foguete copia a lula, pois é a lula que tem a primazia indiscutível neste assunto. Se precisar se mover lentamente, o animal utiliza para isso uma grande barbatana em forma de diamante, que se dobra de vez em quando. Se for necessário um lançamento rápido, um motor a jato vem em socorro.

O corpo do molusco é cercado por todos os lados por um manto - tecido muscular. Quase metade do volume total do corpo do animal é o volume da sua cavidade. A lula usa a cavidade do manto para se mover, sugando água para dentro dela. Em seguida, ele joga fora o jato de água coletado através de um bico estreito. Como resultado disso, ele empurra para trás em alta velocidade. Ao mesmo tempo, a lula dobra todos os 10 tentáculos em um nó acima da cabeça para adquirir uma forma aerodinâmica. O bico contém uma válvula especial e os músculos do animal podem girá-lo. Assim, a direção do movimento muda.

Velocidade impressionante da lula

É preciso dizer que o motor Squid é muito econômico. A velocidade que é capaz de atingir pode chegar a 60-70 km/h. Alguns pesquisadores acreditam até que pode atingir até 150 km/h. Como você pode ver, a lula não é chamada de “torpedo vivo” à toa. Ele pode girar na direção desejada, dobrando seus tentáculos dobrados em feixe para baixo, para cima, para a esquerda ou para a direita.

Como uma lula controla o movimento?

Como o volante é muito grande comparado ao tamanho do próprio animal, apenas um leve movimento do volante é suficiente para que a lula evite facilmente uma colisão com um obstáculo, mesmo se movendo em velocidade máxima. Se você virar bruscamente, o animal correrá imediatamente na direção oposta. A lula dobra a extremidade do funil para trás e, como resultado, pode deslizar de cabeça. Se ele dobrar para a direita, será jogado para a esquerda pelo impulso do jato. Porém, quando é necessário nadar rapidamente, o funil fica sempre localizado diretamente entre os tentáculos. Nesse caso, o animal corre primeiro com o rabo, como a corrida de um lagostim veloz se tivesse a agilidade de um corredor.

Quando não há pressa, os chocos e as lulas nadam, ondulando com as barbatanas. Ondas em miniatura passam por eles de frente para trás. Lulas e chocos deslizam graciosamente. Eles apenas se empurram de vez em quando com um jato de água que sai de baixo de seu manto. Os choques individuais que o molusco recebe durante a erupção dos jatos d'água são claramente visíveis nesses momentos.

Lula voadora

Alguns cefalópodes são capazes de acelerar até 55 km/h. Parece que ninguém fez medições diretas, mas podemos fornecer esse número com base no alcance e na velocidade das lulas voadoras. Acontece que existem essas pessoas. A lula Stenoteuthis é o melhor piloto de todos os moluscos. Os marinheiros ingleses a chamam de lula voadora (lula voadora). Este animal, cuja foto é apresentada acima, é pequeno, mais ou menos do tamanho de um arenque. Ele persegue os peixes tão rapidamente que muitas vezes salta para fora da água, deslizando como uma flecha sobre sua superfície. Ele também usa esse truque quando está em perigo por causa de predadores - cavala e atum. Tendo desenvolvido o impulso máximo do jato na água, a lula se lança no ar e voa mais de 50 metros acima das ondas. Quando voa, é tão alto que lulas voadoras frequentes acabam no convés dos navios. Uma altura de 4 a 5 metros não é de forma alguma um recorde para eles. Às vezes, as lulas voadoras voam ainda mais alto.

Rees, pesquisador de moluscos da Grã-Bretanha, em seu artigo científico descreveu um representante desses animais, cujo comprimento corporal era de apenas 16 cm. No entanto, ele conseguiu voar uma distância razoável no ar, após o que pousou no ar. ponte de um iate. E a altura desta ponte era de quase 7 metros!

Há momentos em que um navio é atacado por muitas lulas voadoras ao mesmo tempo. Trebius Niger, um escritor antigo, certa vez contou uma triste história sobre um navio que parecia incapaz de suportar o peso desses animais marinhos e afundou. Curiosamente, as lulas são capazes de decolar mesmo sem aceleração.

Polvos voadores

Os polvos também têm a capacidade de voar. Jean Verani, um naturalista francês, observou um deles acelerar em seu aquário e, de repente, saltar para fora da água. O animal descreveu um arco de cerca de 5 metros no ar e depois caiu no aquário. O polvo, ganhando a velocidade necessária para o salto, moveu-se não só graças a impulso do jato. Ele também remou com seus tentáculos. Os polvos são folgados, por isso nadam pior que as lulas, mas em momentos críticos esses animais podem dar vantagem aos melhores velocistas. Os trabalhadores do Aquário da Califórnia queriam tirar uma foto de um polvo atacando um caranguejo. Porém, o polvo, avançando sobre sua presa, desenvolveu tal velocidade que as fotografias, mesmo utilizando um modo especial, ficaram borradas. Isso significa que o lançamento durou apenas uma fração de segundo!

No entanto, os polvos geralmente nadam bem devagar. O cientista Joseph Seinl, que estudou as migrações dos polvos, descobriu que o polvo, cujo tamanho é de 0,5 m, nada a uma velocidade média de cerca de 15 km/h. Cada jato de água que ele lança para fora do funil o impulsiona para frente (mais precisamente, para trás, já que ele nada para trás) cerca de 2 a 2,5 m.

"Esguichando pepino"

O movimento reativo na natureza e na tecnologia pode ser considerado usando exemplos do mundo vegetal para ilustrá-lo. Um dos mais famosos são os frutos maduros dos chamados Eles saltam do caule ao menor toque. Então, do buraco resultante, um líquido pegajoso especial contendo sementes é ejetado com grande força. O próprio pepino voa na direção oposta a uma distância de até 12 m.

Lei da conservação do momento

Definitivamente, você deveria falar sobre isso ao considerar o movimento dos jatos na natureza e na tecnologia. O conhecimento da lei da conservação do momento permite-nos alterar, em particular, a nossa própria velocidade de movimento se estivermos em espaço aberto. Por exemplo, você está sentado em um barco e tem várias pedras com você. Se você jogá-los em uma determinada direção, o barco se moverá na direção oposta. Esta lei também se aplica no espaço sideral. No entanto, para esse fim, eles usam

Que outros exemplos de propulsão a jato podem ser observados na natureza e na tecnologia? Muito bem ilustrado com o exemplo de uma arma.

Como você sabe, um tiro é sempre acompanhado de recuo. Digamos que o peso da bala seja igual ao peso da arma. Neste caso, eles se separariam na mesma velocidade. O recuo ocorre porque é criada uma força reativa, já que há uma massa lançada. Graças a esta força, o movimento é garantido tanto no espaço sem ar como no ar. Como mais velocidade e quanto maior for a massa de gases que escapam, maior será a força de recuo sentida pelo nosso ombro. Conseqüentemente, quanto mais forte for a reação da arma, maior será a força de reação.

Sonhos de voar para o espaço

A propulsão a jato na natureza e na tecnologia já longos anosé uma fonte de novas ideias para os cientistas. Durante muitos séculos, a humanidade sonhou em voar para o espaço. Deve-se presumir que o uso da propulsão a jato na natureza e na tecnologia não se esgotou de forma alguma.

E tudo começou com um sonho. Os escritores de ficção científica, há vários séculos, nos ofereceram vários meios para atingir esse objetivo desejado. No século XVII, Cyrano de Bergerac, Escritor francês, criou uma história sobre um vôo para a lua. Seu herói alcançou o satélite da Terra usando um carrinho de ferro. Ele constantemente lançava um forte ímã sobre essa estrutura. A carroça, atraída por ele, subiu cada vez mais acima da Terra. Eventualmente ela alcançou a lua. Outro personagem famoso, Barão Munchausen, subiu à lua ao longo de um talo de feijão.

É claro que naquela época pouco se sabia sobre como o uso da propulsão a jato na natureza e na tecnologia poderia tornar a vida mais fácil. Mas a fuga da fantasia certamente abriu novos horizontes.

A caminho de uma descoberta notável

Na China, no final do primeiro milênio DC. e. inventou a propulsão a jato para alimentar foguetes. Estes últimos eram simplesmente tubos de bambu cheios de pólvora. Esses foguetes foram lançados por diversão. O motor a jato foi usado em um dos primeiros projetos de automóveis. Essa ideia pertencia a Newton.

N.I. também pensou em como o movimento dos jatos surge na natureza e na tecnologia. Kibalchich. Este é um revolucionário russo, autor do primeiro projeto de um avião a jato destinado ao voo humano. O revolucionário, infelizmente, foi executado em 3 de abril de 1881. Kibalchich foi acusado de participar da tentativa de assassinato de Alexandre II. Já na prisão, enquanto aguardava a execução da pena de morte, continuou a estudar tais fenômeno interessante, como um movimento reativo na natureza e na tecnologia que ocorre quando parte de um objeto é separada. Como resultado dessas pesquisas, ele desenvolveu seu projeto. Kibalchich escreveu que esta ideia o apoia em sua posição. Ele está pronto para enfrentar sua morte com calma, sabendo que uma descoberta tão importante não morrerá com ele.

Implementação da ideia de voo espacial

A manifestação da propulsão a jato na natureza e na tecnologia continuou a ser estudada por K. E. Tsiolkovsky (sua foto é apresentada acima). No início do século 20, este grande cientista russo propôs a ideia de usar foguetes para vôos espaciais. Seu artigo sobre esta questão apareceu em 1903. Apresentou uma equação matemática que se tornou a mais importante para a astronáutica. É conhecida em nossa época como a “fórmula de Tsiolkovsky”. Esta equação descreveu o movimento de um corpo com massa variável. Em seus trabalhos posteriores, ele apresentou o diagrama de um motor de foguete movido a combustível líquido. Tsiolkovsky, estudando o uso da propulsão a jato na natureza e na tecnologia, desenvolveu um projeto de foguete de vários estágios. Ele também teve a ideia da possibilidade de criar cidades espaciais inteiras em órbita baixa da Terra. Estas são as descobertas que o cientista fez enquanto estudava a propulsão a jato na natureza e na tecnologia. Os foguetes, como mostrou Tsiolkovsky, são os únicos dispositivos que podem superar um foguete. Ele o definiu como um mecanismo com motor a jato que utiliza o combustível e o oxidante nele localizados. Este dispositivo transforma a energia química do combustível, que se torna a energia cinética do jato de gás. O próprio foguete começa a se mover na direção oposta.

Finalmente, os cientistas, tendo estudado o movimento reativo dos corpos na natureza e na tecnologia, passaram à prática. Uma tarefa de grande escala estava por vir para realizar o sonho de longa data da humanidade. E um grupo de cientistas soviéticos, liderado pelo acadêmico S.P. Korolev, lidou com isso. Ela percebeu a ideia de Tsiolkovsky. O primeiro satélite artificial do nosso planeta foi lançado na URSS em 4 de outubro de 1957. Naturalmente, foi utilizado um foguete.

Yu. A. Gagarin (foto acima) foi o homem que teve a honra de ser o primeiro a voar no espaço sideral. Este importante evento para o mundo ocorreu em 12 de abril de 1961. Gagarin no satélite Vostok voou por todo o mundo Terra. A URSS foi o primeiro estado cujos foguetes alcançaram a Lua, voaram ao seu redor e fotografaram o lado invisível da Terra. Além disso, foram os russos que visitaram Vênus pela primeira vez. Eles trouxeram instrumentos científicos para a superfície deste planeta. O astronauta americano Neil Armstrong é a primeira pessoa a pisar na superfície da Lua. Ele pousou em 20 de julho de 1969. Em 1986, Vega 1 e Vega 2 (navios pertencentes à URSS) exploraram de perto o cometa Halley, que se aproxima do Sol apenas uma vez a cada 76 anos. A exploração espacial continua...

Como você pode ver, a física é uma ciência muito importante e útil. A propulsão a jato na natureza e na tecnologia é apenas uma das perguntas interessantes que são discutidos nele. E as conquistas desta ciência são muito, muito significativas.

Como a propulsão a jato é usada na natureza e na tecnologia atualmente

Na física, descobertas particularmente importantes foram feitas nos últimos séculos. Embora a natureza permaneça praticamente inalterada, a tecnologia está a desenvolver-se a um ritmo rápido. Hoje em dia, o princípio da propulsão a jato é amplamente utilizado não só por diversos animais e plantas, mas também na astronáutica e na aviação. No espaço sideral não existe meio que um corpo possa usar para interagir a fim de alterar a magnitude e a direção de sua velocidade. É por isso que apenas foguetes podem ser usados ​​para voar em espaço sem ar.

Hoje, a propulsão a jato é usada ativamente na vida cotidiana, na natureza e na tecnologia. Não é mais um mistério como costumava ser. Contudo, a humanidade não deve parar por aí. Novos horizontes estão à frente. Gostaria de acreditar que o movimento a jato na natureza e na tecnologia, brevemente descrito no artigo, inspirará alguém a fazer novas descobertas.