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Propulsão a jato na natureza e tecnologia

RESUMO DE FÍSICA

Jato-Propulsão- movimento que ocorre quando qualquer parte dele é separada do corpo a uma determinada velocidade.

A força reativa ocorre sem qualquer interação com corpos externos.

Aplicação de propulsão a jato na natureza

Muitos de nós em nossas vidas encontramos águas-vivas enquanto nadamos no mar. De qualquer forma, há um número suficiente deles no Mar Negro. Mas poucas pessoas pensavam que as águas-vivas também usavam propulsão a jato para se mover. Além disso, é assim que as larvas da libélula e alguns tipos de plâncton marinho se movem. E muitas vezes a eficiência dos animais invertebrados marinhos ao usar a propulsão a jato é muito maior do que a das invenções tecnológicas.

A propulsão a jato é usada por muitos moluscos - polvos, lulas, chocos. Por exemplo, um molusco vieira avança devido à força reativa de um jato de água expelido da concha durante uma forte compressão de suas válvulas.

Polvo

Choco

O choco, como a maioria dos cefalópodes, move-se na água Da seguinte maneira. Ela leva água para a cavidade branquial através de uma fenda lateral e um funil especial na frente do corpo e, em seguida, lança energicamente um jato de água através do 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.

A salpa é um animal marinho de corpo transparente, ao se movimentar 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. A reação do jato que escapa empurra a salpa para frente.

Mais interesse representa um motor a jato lula. A lula é o maior invertebrado habitante das profundezas do oceano. As lulas alcançaram perfeição suprema na navegação reativa. Até o seu corpo, com suas formas externas, copia o foguete (ou melhor, o foguete copia a lula, pois tem prioridade indiscutível neste assunto). Ao se mover lentamente, a lula usa uma grande barbatana em forma de diamante que se dobra periodicamente. Ele usa um motor a jato para lançar rapidamente. 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 se juntam em um nó acima de sua cabeça e ela adquire forma simplificada. 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, é capaz de atingir velocidades de 60 a 70 km/h. (Alguns pesquisadores acreditam que até 150 km/h!) Não admira que a lula seja chamada de “torpedo vivo”. 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. Uma virada brusca do volante - e o nadador corre para lado reverso. Então ele dobrou a ponta do funil para trás e agora desliza de cabeça. Ele dobrou para a direita - e o impulso do jato o jogou para a esquerda. Mas quando você precisa nadar rápido, o funil sempre se destaca bem entre os tentáculos, e a lula corre primeiro com o rabo, assim como um lagostim correria - um caminhante rápido dotado da agilidade de um corredor.

Se não há necessidade de pressa, lulas e chocos nadam com nadadeiras ondulantes - ondas em miniatura passam sobre eles de frente para trás, e o animal desliza graciosamente, ocasionalmente empurrando-se também com um jato de água lançado por baixo do manto. Então, os choques individuais que o molusco recebe no momento da erupção dos jatos d'água são claramente visíveis. Alguns cefalópodes podem atingir velocidades de até cinquenta e cinco quilômetros por hora. Parece que ninguém fez medições diretas, mas isso pode ser avaliado pela velocidade e alcance de vôo das lulas voadoras. E acontece que os polvos têm muitos talentos na família! O melhor piloto entre os moluscos é a lula Stenoteuthis. Os marinheiros ingleses chamam-na de lula voadora (“lula voadora”). Este é um pequeno animal do tamanho de um arenque. 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 um artigo científico uma lula (apenas 16 centímetros de comprimento), que, tendo voado uma boa distância no ar, caiu na ponte de um 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. As lulas podem decolar sem aceleração.

Os polvos também podem 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 só devido impulso do jato, mas também remava com tentáculos.
Os polvos folgados nadam, é claro, pior que as lulas, mas em momentos críticos podem mostrar uma classe recorde para os melhores velocistas. A equipe do Aquário da Califórnia tentou fotografar um polvo atacando um caranguejo. O polvo avançou sobre sua presa com tanta velocidade que no filme, mesmo filmando no máximo altas velocidades, sempre houve lubrificantes. Isso significa que o lançamento durou centésimos de segundo! Normalmente, os polvos nadam relativamente devagar. Joseph Seinl, que estudou as migrações dos polvos, calculou: um polvo de meio metro nada no mar a uma velocidade média de cerca de quinze quilômetros por hora. Cada jato de água lançado para fora do funil o empurra para frente (ou melhor, para trás, já que o polvo nada para trás) de dois a dois metros e meio.

O movimento do jato também pode ser encontrado no mundo das plantas. Por exemplo, os frutos maduros do “pepino louco”, ao menor toque, saltam do pedúnculo e um líquido pegajoso com sementes é lançado com força para fora do buraco resultante. O próprio pepino voa na direção oposta até 12 m.

Conhecendo a lei da conservação do momento, você pode alterar sua própria velocidade de movimento em espaço aberto. Se você estiver em um barco e tiver várias pedras pesadas, atirar pedras em uma determinada direção o moverá na direção oposta. O mesmo acontecerá no espaço sideral, mas lá eles usam motores a jato para isso.

Todo mundo sabe que um tiro de arma é acompanhado de recuo. Se o peso da bala fosse igual ao peso da arma, eles se separariam na mesma velocidade. O recuo ocorre porque a massa de gases ejetada cria uma força reativa, graças à qual o movimento pode ser garantido tanto no ar como no espaço sem ar. E quanto maior a massa e a velocidade dos gases que fluem, maior será a força de recuo que nosso ombro sente, mais forte será a reação da arma e maior será a força reativa.

Aplicação de propulsão a jato em tecnologia

Durante muitos séculos, a humanidade sonhou com voos espaciais. Os escritores de ficção científica propuseram uma variedade de meios para atingir esse objetivo. No século XVII apareceu uma história Escritor francês Cyrano de Bergerac sobre o voo para a lua. O herói desta história chegou à Lua em uma carroça de ferro, sobre a qual lançava constantemente um forte ímã. Atraída por ele, a carroça subiu cada vez mais acima da Terra até chegar à Lua. E o Barão Munchausen disse que subiu à lua ao longo de um talo de feijão.

No final do primeiro milénio d.C., a China inventou jato-Propulsão, que alimentavam foguetes - tubos de bambu cheios de pólvora, também eram usados ​​​​como diversão. Um dos primeiros projetos de carro também foi com motor a jato e esse projeto pertenceu a Newton

O autor do primeiro projeto mundial de um avião a jato destinado ao voo humano foi o revolucionário russo N.I. Kibalchich. Ele foi executado em 3 de abril de 1881 por sua participação na tentativa de assassinato do imperador Alexandre II. Ele desenvolveu seu projeto na prisão após ser condenado à morte. Kibalchich escreveu: “Enquanto estou na prisão, alguns dias antes da minha morte, estou escrevendo este projeto. Acredito na viabilidade da minha ideia, e essa fé me apoia na minha terrível situação... Enfrentarei a morte com calma, sabendo que minha ideia não morrerá comigo.”

A ideia de usar foguetes para voos espaciais foi proposta no início deste século pelo cientista russo Konstantin Eduardovich Tsiolkovsky. Em 1903, um artigo do professor do ginásio Kaluga, K.E., foi publicado. Tsiolkovsky “Exploração de espaços mundiais usando instrumentos reativos.” Este trabalho continha a equação matemática mais importante para a astronáutica, agora conhecida como “fórmula de Tsiolkovsky”, que descrevia o movimento de um corpo de massa variável. Posteriormente, ele desenvolveu um projeto para um motor de foguete de combustível líquido, propôs um projeto de foguete de vários estágios e expressou a ideia da possibilidade de criar cidades espaciais inteiras em órbita baixa da Terra. Ele mostrou que o único dispositivo capaz de superar a gravidade é um foguete, ou seja, um dispositivo com motor a jato que utiliza combustível e oxidante localizado no próprio dispositivo.

Motor a jatoé um motor que converte a energia química do combustível na energia cinética de um jato de gás, enquanto o motor adquire velocidade na direção oposta.

A ideia de K. E. Tsiolkovsky foi implementada por cientistas soviéticos sob a liderança do acadêmico Sergei Pavlovich Korolev. O primeiro satélite artificial da Terra da história foi lançado por foguete na União Soviética em 4 de outubro de 1957.

O princípio da propulsão a jato é amplamente utilizado uso pratico na aviação e astronáutica. Não existe nenhum meio no espaço sideral com o qual um corpo possa interagir e, assim, mudar a direção e a magnitude de sua velocidade, portanto, para vôos espaciais Somente aviões a jato, ou seja, foguetes, podem ser usados.

Dispositivo de foguete

O movimento de um foguete é baseado na lei da conservação do momento. Se em algum momento algum corpo for arremessado para longe do foguete, ele adquirirá o mesmo impulso, mas direcionado na direção oposta.

Qualquer foguete, independente de seu design, sempre possui casco e combustível com oxidante. A carcaça do foguete inclui a carga útil (neste caso, uma espaçonave), o compartimento de instrumentos e o motor (câmara de combustão, bombas, etc.).

A massa principal do foguete é combustível com oxidante (o oxidante é necessário para manter a combustão do combustível, já que não há oxigênio no espaço).

O combustível e o oxidante são fornecidos à câmara de combustão por meio de bombas. O combustível, quando queimado, transforma-se em um gás de alta temperatura e alta pressão. Devido à grande diferença de pressão na câmara de combustão e no espaço sideral, os gases da câmara de combustão saem em um jato poderoso através de um encaixe de formato especial chamado bico. A finalidade do bico é aumentar a velocidade do jato.

Antes do lançamento do foguete, seu impulso igual a zero. Como resultado da interação do gás na câmara de combustão e em todas as outras partes do foguete, o gás que escapa pelo bico recebe algum impulso. Então o foguete é um sistema fechado e seu momento total deve ser zero após o lançamento. Portanto, toda a carcaça do foguete que está nele recebe um impulso igual em magnitude ao impulso do gás, mas de direção oposta.

A parte mais massiva do foguete, destinada ao lançamento e aceleração de todo o foguete, é chamada de primeiro estágio. Quando o primeiro estágio massivo de um foguete de vários estágios esgota todas as suas reservas de combustível durante a aceleração, ele se separa. A aceleração adicional é continuada pelo segundo estágio, menos massivo, e adiciona um pouco mais de velocidade à velocidade anteriormente alcançada com a ajuda do primeiro estágio, e então se separa. O terceiro estágio continua a aumentar a velocidade até o valor necessário e coloca a carga útil em órbita.

A primeira pessoa a voar no espaço sideral foi um cidadão União Soviética Yuri Alekseyevich Gagarin. 12 de abril de 1961 Ele voou por aí Terra na nave satélite "Vostok"

Os foguetes soviéticos foram os primeiros a chegar à Lua, circundaram a Lua e fotografaram seu lado invisível da Terra, e foram os primeiros a alcançar o planeta Vênus e entregar instrumentos científicos à sua superfície. Em 1986, duas naves espaciais soviéticas, Vega 1 e Vega 2, examinaram de perto o cometa Halley, que se aproxima do Sol uma vez a cada 76 anos.

Entre as grandes conquistas técnicas e científicas do século XX, um dos primeiros lugares pertence, sem dúvida, a foguetes e teoria da propulsão a jato. Os anos da Segunda Guerra Mundial (1941-1945) levaram a uma melhoria invulgarmente rápida no design de veículos a jato. Foguetes de pólvora reapareceram nos campos de batalha, mas usando pó TNT sem fumaça de alto teor calórico (“Katyusha”). Aeronaves com respiração aérea, aeronaves não tripuladas com motores respiradores pulsantes ("V-1"), e misseis balísticos com autonomia de vôo de até 300 km (“FAU-2”).

Os foguetes estão agora se tornando uma indústria muito importante e em rápido crescimento. O desenvolvimento da teoria do vôo a jato é um dos problemas urgentes desenvolvimento científico e tecnológico moderno.

K. E. Tsiolkovsky fez muito pelo conhecimento fundamentos da teoria da propulsão de foguetes. Ele foi o primeiro na história da ciência a formular e investigar o problema do estudo dos movimentos retilíneos dos foguetes com base nas leis mecânica teórica. Como indicamos, o princípio da comunicação do movimento, com a ajuda das forças de reação das partículas lançadas, foi realizado por Tsiolkovsky em 1883, mas sua criação de uma teoria matematicamente rigorosa da propulsão a jato remonta a final do século XIX séculos.

Em uma de suas obras, Tsiolkovsky escreveu: “Durante muito tempo olhei para o foguete, como todo mundo: do ponto de vista do entretenimento e das pequenas aplicações. Não me lembro bem como me ocorreu fazer cálculos relacionados ao foguete. Parece-me que as primeiras sementes do pensamento foram plantadas pelo famoso sonhador Júlio Verne; despertou o trabalho do meu cérebro direção conhecida. Os desejos apareceram, por trás dos desejos surgiu a atividade da mente. ...Um antigo pedaço de papel com as fórmulas finais relativas ao aparelho a jato está marcado com a data 25 de agosto de 1898.”

“...Nunca afirmei ter uma solução completa para o problema. Os primeiros vêm inevitavelmente: pensamento, fantasia, conto de fadas. Atrás deles vem o cálculo científico. E no final, a execução coroa o pensamento. Meus trabalhos sobre viagens espaciais pertencem à fase intermediária da criatividade. Mais do que ninguém, compreendo o abismo que separa uma ideia da sua implementação, pois durante a minha vida não só pensei e calculei, mas também executei, trabalhando também com as mãos. Porém, é impossível não ter uma ideia: a execução é precedida pelo pensamento, o cálculo preciso é precedido pela fantasia.”

Em 1903, o primeiro artigo de Konstantin Eduardovich sobre tecnologia de foguetes apareceu na revista Scientific Review, chamado “Exploração de espaços mundiais usando instrumentos de foguete”. Neste trabalho, com base nas leis mais simples da mecânica teórica (a lei da conservação do momento e a lei da ação independente das forças), foi apresentada a teoria do voo do foguete e fundamentada a possibilidade de utilização de veículos a jato para comunicações interplanetárias. (Criação teoria geral o movimento de corpos cuja massa muda durante o movimento pertence ao Professor I. V. Meshchersky (1859-1935)).

A ideia de usar um foguete para resolver problemas científicos, o uso de motores a jato para criar o movimento de grandiosas naves interplanetárias pertence inteiramente a Tsiolkovsky. Ele é o fundador dos modernos foguetes de propelente líquido longo alcance, um dos criadores novo capítulo mecânica teórica.

A mecânica clássica, que estuda as leis do movimento e equilíbrio dos corpos materiais, baseia-se em três leis do movimento, formulado de forma clara e estrita por um cientista inglês em 1687. Essas leis foram utilizadas por muitos pesquisadores para estudar o movimento de corpos cuja massa não mudava durante o movimento. Foram considerados casos de movimento muito importantes e uma grande ciência foi criada - a mecânica dos corpos de massa constante. Os axiomas da mecânica dos corpos de massa constante, ou leis do movimento de Newton, foram uma generalização de todo o desenvolvimento anterior da mecânica. Atualmente, as leis básicas do movimento mecânico são estabelecidas em todos os livros didáticos de física para ensino médio. Nós vamos dar aqui resumo As leis do movimento de Newton, desde a etapa subsequente da ciência, que tornou possível estudar o movimento dos foguetes, foram um desenvolvimento posterior dos métodos da mecânica clássica.

Multi-toneladas sobem ao céu naves espaciais, e em águas do marÁguas-vivas, chocos e polvos transparentes e gelatinosos manobram habilmente - o que eles têm em comum? Acontece que em ambos os casos o princípio da propulsão a jato é usado para se mover. Este é o tema ao qual nosso artigo de hoje se dedica.

Vamos olhar para a história

A maioria As primeiras informações confiáveis ​​sobre foguetes datam do século XIII. Eles foram usados ​​por indianos, chineses, árabes e europeus em combate como armas de combate e sinalização. Seguiram-se séculos de esquecimento quase completo desses dispositivos.

Na Rússia, a ideia de usar um motor a jato foi revivida graças ao trabalho do revolucionário Nikolai Kibalchich. Sentado nas masmorras reais, ele desenvolveu um projeto russo de um motor a jato e uma aeronave para pessoas. Kibalchich foi executado e seu projeto longos anos acumulando poeira nos arquivos da polícia secreta czarista.

Idéias básicas, desenhos e cálculos deste talentoso e homem corajoso pegou desenvolvimento adicional nas obras de K. E. Tsiolkovsky, que propôs usá-los para comunicações interplanetárias. De 1903 a 1914, publicou uma série de trabalhos nos quais comprovou de forma convincente a possibilidade do uso da propulsão a jato para a exploração espacial e justificou a viabilidade do uso de foguetes de vários estágios.

Muitos dos desenvolvimentos científicos de Tsiolkovsky ainda são usados ​​na ciência de foguetes até hoje.

Mísseis biológicos

Como isso surgiu? a ideia de se mover impulsionando seu próprio jato? Talvez, ao observar de perto a vida marinha, os moradores do litoral tenham percebido como isso acontece no mundo animal.

Por exemplo, Vieira move-se devido à força reativa de um jato de água ejetado do casco durante a rápida compressão de suas válvulas. Mas ele nunca conseguirá acompanhar os nadadores mais rápidos - as lulas.

Seus corpos em forma de foguete avançam com a cauda primeiro, jogando fora a água armazenada em um funil especial. mova-se de acordo com o mesmo princípio, espremendo a água contraindo sua cúpula transparente.

A natureza dotou uma planta chamada “motor a jato” "esguichando pepino". Quando seus frutos estão totalmente maduros, ao menor toque, dispara o glúten com sementes. A própria fruta é lançada na direção oposta a uma distância de até 12 m!

Nem os habitantes marinhos nem as plantas conhecem as leis físicas subjacentes a este método de movimento. Vamos tentar descobrir isso.

Base física do princípio da propulsão a jato

Primeiro, vamos passar à experiência mais simples. Vamos inflar uma bola de borracha e, sem parar, deixaremos você voar livremente. O movimento rápido da bola continuará enquanto o fluxo de ar que sai dela for forte o suficiente.

Para explicar os resultados desta experiência devemos recorrer à Terceira Lei, que afirma que dois corpos interagem com forças iguais em magnitude e direções opostas. Conseqüentemente, a força com que a bola atua sobre os jatos de ar que dela escapam é igual à força com que o ar empurra a bola para longe de si mesmo.

Vamos transferir esses argumentos para um foguete. Esses dispositivos ejetam parte de sua massa a uma velocidade enorme, e como resultado eles próprios recebem aceleração na direção oposta.

Do ponto de vista da física, isso o processo é claramente explicado pela lei da conservação do momento. O momento é o produto da massa de um corpo e sua velocidade (mv).Enquanto o foguete está em repouso, sua velocidade e momento são zero. Se uma corrente de jato for ejetada dele, então a parte restante, de acordo com a lei da conservação do momento, deve adquirir uma velocidade tal que o momento total ainda seja igual a zero.

Vejamos as fórmulas:

m g v g + m r v r =0;

m g v g =- m r v r,

Onde m g v g o impulso criado pelo jato de gases, m p v p o impulso recebido pelo foguete.

O sinal negativo indica que a direção do movimento do foguete e da corrente de jato são opostas.

O projeto e o princípio de operação de um motor a jato

Em tecnologia, os motores a jato impulsionam aviões, foguetes e lançam espaçonaves em órbita. Dependendo de sua finalidade, eles possuem dispositivos diferentes. Mas cada um deles possui um suprimento de combustível, uma câmara para sua combustão e um bico que acelera o jato.

As estações automáticas interplanetárias também são equipadas com compartimento de instrumentos e cabines com sistema de suporte de vida para astronautas.

Os foguetes espaciais modernos são aeronaves complexas e de vários estágios que usam últimas conquistas pensamento de engenharia. Após o lançamento, o combustível do estágio inferior queima primeiro, após o que se separa do foguete, reduzindo sua massa total e aumentando a velocidade.

Em seguida, o combustível é consumido no segundo estágio, etc. Por fim, a aeronave é lançada em uma determinada trajetória e inicia seu vôo independente.

Vamos sonhar um pouco

O grande sonhador e cientista K. E. Tsiolkovsky deu às gerações futuras a confiança de que os motores a jato permitirão à humanidade escapar para além da atmosfera da Terra e correr para o espaço. Sua previsão se tornou realidade. A Lua e até cometas distantes são explorados com sucesso por naves espaciais.

Motores a jato líquidos são usados ​​em astronáutica. Utilizam derivados de petróleo como combustível, mas as velocidades que podem ser alcançadas com a ajuda deles são insuficientes para voos muito longos.

Talvez vocês, nossos queridos leitores, testemunhem voos de terráqueos para outras galáxias em dispositivos com motores a jato nucleares, termonucleares ou iônicos.

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O fenômeno do recuo, propulsão a jato, fórmula de Meshchersky, Tsiolkovsky.

O fenômeno do recuo é observado quando o corpo está sob influência forças internas se divide em duas partes, voando para longe uma da outra.
 Exemplo simples: Os gases em pó são ejetados do cano da arma por um projétil. O projétil voa em uma direção e a arma, se não estiver segura, rola para trás - ela recuou. Antes da arma disparar, tínhamos um “corpo” composto pela própria arma e pelo projétil dentro do cano. O corpo original “desintegrou-se” - sob a influência de forças internas “quebrou-se” em duas partes (uma arma e um projétil), movendo-se de forma independente.
 Vamos imaginar a seguinte imagem. de pé gelo escorregadio um homem joga uma pedra em uma determinada direção. Tendo experimentado o recuo, a pessoa começará a deslizar no gelo na direção oposta.
O “corpo” de um homem + uma pedra, sob a influência do esforço muscular de uma pessoa, “quebrou-se” em duas partes - em um homem e em uma pedra. Observe que o homem com a pedra foi colocado sobre gelo escorregadio para reduzir significativamente a força de atrito e lidar com uma situação em que a soma das forças externas é próxima de zero e apenas as forças internas atuam - o homem atua sobre a pedra, jogando-a , e a pedra atua de acordo com a terceira lei de Newton por pessoa. Como resultado, observa-se o fenômeno do recuo.
Este fenômeno pode ser explicado usando a lei da conservação do momento. Desconsiderando qualquer situação de vida, consideremos dois corpos com massas m 1 E m 2, em repouso em relação a algum referencial inercial (seja a Terra). Assumiremos que o efeito de forças externas sobre o corpo pode ser desprezado. Suponhamos que como resultado da ação de forças internas o sistema se desintegrou - um corpo de massa m 1 ganhou velocidade v. 1, e o corpo tem massa m 2− velocidade v2. Antes do decaimento, o momento do sistema era zero ( p = 0); após a decadência, pode ser representado como

Da lei da conservação do momento segue que

A partir daqui obtemos:

Como seria de esperar, os vetores v. 1 E v2 são direcionados na direção oposta. Se, por exemplo, v. 1− a velocidade com que uma pessoa no gelo jogou uma pedra de massa m 1, Que v2− velocidade de uma pessoa com massa m 2, que ele adquiriu como resultado de doação. Porque m 1<< m 2 , então de (1) segue que

Agora suponha que um monte de corpos com massas M E eu move-se de maneira uniforme e retilínea com velocidade em relação a um referencial estacionário (inercial). Como resultado da ação de forças internas (sua natureza não importa neste caso), o ligamento se desintegra; corpo com massa eu ganha velocidade você em relação a um corpo com massa M, de modo que sua velocidade em relação ao referencial fixo seja igual

Velocidade de um corpo com massa M neste quadro de referência nós o representamos como

Considerando o sistema de corpos como fechado, utilizaremos a lei da conservação do momento, segundo a qual

Após abrir os parênteses e abreviar termos idênticos, obtemos a relação

De (2) fica claro que as direções dos vetores v. 1 E você oposto.
Um caso especial interessante é quando o vetor é direcionado para o vetor v. Neste caso, um corpo de massa M continuará a se mover na direção do vetor após a desintegração do ligamento v, enquanto o módulo de sua velocidade aumentará devido ao recuo e será igual a v + hum/M.
Do fenômeno do recuo passamos à consideração da propulsão a jato usando o exemplo do movimento de um foguete. Em termos mais gerais, este movimento é explicado de forma bastante simples. Quando o combustível queima, os gases escapam do bocal do foguete em alta velocidade. Devido ao recuo, o foguete se move na direção oposta à direção do fluxo de gás do bocal.
Vamos denotar por v a velocidade do foguete em relação à Terra em algum momento t. Velocidade do foguete no momento t + Δt denotar por v + Δv. A mudança na velocidade do foguete ocorreu em decorrência do fato de dele ter sido ejetada uma massa de gás ΔM com velocidade você em relação ao foguete. Velocidade você chamada de velocidade de exaustão. No final do período de tempo Δt a massa do foguete junto com o combustível diminuiu em ΔM. Intervalo Δt assumimos que é pequeno o suficiente para que possamos assumir que a massa do foguete com combustível é constante durante um determinado intervalo e no final dele muda abruptamente como resultado de uma liberação instantânea de massa de gás ΔM(mais tarde passaremos para o limite em Δt → 0 e, assim, substituir a liberação impulsiva de gases por sua saída contínua do bocal do foguete). Se a massa do foguete com combustível no momento t igual a M, então no momento t + Δt será igual M−ΔM.
Então, em um momento t existe um foguete com combustível que tem massa M e velocidade em relação à Terra. No momento t + Δt Há, Primeiramente, um foguete propulsor com massa M−ΔM e velocidade v + Δv em relação à Terra e, Em segundo lugar, uma porção de gás com massa ΔM e velocidade v + você em relação à Terra. Desprezando a interação do foguete com corpos externos, usamos a lei da conservação do momento e escrevemos:

Expandindo os colchetes, obtemos

Funciona Mv, e ΔMv estão sendo reduzidos. O trabalho ΔMΔv pode ser desprezado, pois aqui duas pequenas quantidades são multiplicadas; como se costuma dizer, tal produto é uma quantidade de segunda ordem de pequenez. Como resultado, a relação (4) é transformada na forma (compare com (3)):

Vamos dividir ambos os lados desta igualdade por Δt; Nós temos

Vamos levar em conta isso

e então passamos em ambos os lados da igualdade (5) até o limite em Δt → 0.

Limite

há uma aceleração instantânea do foguete.
Tamanho ΔM/dt vamos chamá-la de média durante um período de tempo Δt consumo de combustível. Magnitude

consumo instantâneo de combustível por um determinado momento t. Tendo em conta os comentários feitos, (6) assumirá a forma

Aceleração no) causado pela força

que é chamada de força reativa. É proporcional ao consumo de combustível e à vazão de gás e é direcionado em sentido oposto à velocidade do fluxo.
Se um foguete voador for afetado por algo diferente da força reativa Fp(t), alguma força externa F(t), então a relação (7) segue
substitua pela proporção:

Esta relação é uma generalização da segunda lei de Newton para o movimento de um corpo de massa variável. Foi chamada de fórmula de Meshchersky (em homenagem ao cientista russo Ivan Vsevolodovich Meshchersky, que estudou a mecânica de corpos de massa variável).

 Derivação da fórmula(fórmula de Tsiolkovsky), relacionando a massa e a velocidade do foguete.
Suponhamos que o combustível queime em porções separadas pesando ΔM = M/N, Onde M− massa do foguete antes de ejetar uma parte dele ΔM, A N− um número bastante grande. Após a combustão da primeira porção, a massa do foguete será igual a

Após a combustão da segunda porção, a massa diminuirá novamente em (1/N)–ésimo parte, mas já da massa M1, e se tornará igual


Argumentando da mesma forma, encontramos a massa do foguete após a combustão enésimo porções

Consideremos agora como a velocidade do foguete muda neste caso. A uma vazão do produto de combustão igual a você, peso ΔM leva embora o impulso Δp = vocêΔM. De acordo com a lei da conservação do momento, o foguete receberá um impulso de mesma magnitude, mas com direção oposta, e como resultado sua velocidade aumentará em

Assim, se a princípio o foguete estava em repouso, depois da combustão da primeira porção com massa ΔM 1 = M 0 /N, que teve impulso Δp 1 = M 0 você/N, a velocidade do foguete se tornará igual

Após a combustão da segunda porção de combustível pesando ΔM 2 = M 1 /N, que levou embora o impulso Δp 2 /(M 1 - M 1 /N) e equivalerá a

Continuando o raciocínio, obtemos a velocidade do foguete após a combustão enésimo porções:

Então a massa do foguete atingindo a velocidade v

índice n omitido daqui em diante porque não é mais necessário.
Na verdade, o combustível de um foguete não queima em porções separadas, mas continuamente. Para chegar a uma fórmula que descreva mais corretamente o caso real, você precisa considerar N um número extremamente grande. Neste caso, a unidade do expoente da última expressão pode ser desprezada, após o que assumirá a forma


ou com aumento ilimitado N

Esta fórmula foi derivada K. E. Tsiolkovsky e leva seu nome. Mostra claramente que o foguete pode atingir alta velocidade, mas a massa restante será muito menor que a original.

 Problema 1
De um foguete pesando M, movendo-se em velocidade v, uma porção de combustível é ejetada eu com velocidade você em relação ao foguete. Qual será a velocidade do foguete? Que velocidade o foguete terá após o lançamento? 2, 3, k porções?

Solução

Vamos usar a lei da conservação do momento. É mais conveniente escrevê-lo em um referencial movendo-se com a velocidade inicial do foguete v(já que a velocidade de ejeção do combustível u é dada em relação ao foguete). Na projeção na direção do movimento do foguete, obtemos

de onde vem a velocidade do foguete?

Em um referencial estacionário, a velocidade do foguete após a liberação da primeira porção de combustível é igual em magnitude a

Consideraremos a liberação da segunda porção de combustível em um sistema movendo-se a uma velocidade v. 1. Da lei da conservação do momento temos

e em um sistema estacionário


Depois k emissões, a velocidade do foguete será igual a

Para efeito de comparação, vamos também encontrar a velocidade do foguete vc/ com uma pesagem única de liberação de combustível km na mesma velocidade você em relação ao foguete.
Para fazer isso, usaremos a lei da conservação do momento, mas a escreveremos imediatamente em relação a um referencial fixo:

onde

É fácil ver isso v k / > v k. Este resultado está associado à suposição de que a taxa de ejeção de combustível de um foguete em um referencial estacionário é constante e igual a v-você. Na realidade, à medida que o foguete acelera, a taxa de ejeção de combustível diminui (velocidade de ejeção constante em relação ao foguete). Portanto a primeira fórmula para vc descreve com mais precisão a situação real.

 Problema 2
O foguete tem massa antes do lançamento m 0 = 120kg. Em que altitude o foguete passará t = 15s após a partida de seus motores? Calcular o consumo de combustível µ = 4 kg/s e a velocidade do fluxo de gás em relação ao foguete você = 1000m/s permanente. 1) Considere o campo gravitacional da Terra uniforme, 2) Considere o campo gravitacional da Terra não uniforme.

Solução

1) Eixo z direcionado verticalmente para cima
Vamos escrever a equação de Meshchersky no campo gravitacional uniforme da Terra na forma

Onde m = m 0 − μt, A v 0− velocidade do foguete no momento t. Separando as variáveis, obtemos a equação

Solução desta equação satisfazendo a condição inicial v 0 = 0 no t = 0, tem a forma

Separando novamente as variáveis ​​e considerando que condição inicial z 0 = 0 no t = 0, nós achamos

Substituindo valores numéricos, descobrimos que através de 15s após o lançamento, o foguete estará a uma altitude de cerca de 3.500 m, embora tenha uma velocidade 540m/s.

2) Levemos em conta o fato de que a heterogeneidade do campo gravitacional da Terra nas alturas consideradas é pequena. Portanto, para calcular o movimento neste caso, é conveniente utilizar o método de aproximações sucessivas.
Deixar R− raio da Terra. Vamos representar a força gravitacional na forma

Onde M− massa da Terra, λ = z/R<< 1 .
Quando um foguete se move em um campo não uniforme com uma determinada lei de mudança em sua massa, a velocidade do foguete pode ser representada como a soma: v = v 0 + v /, Onde v/<< v 0 . Nós escrevemos de forma semelhante z = z 0 + z /, Onde z/<< z 0 . Substituindo essas expressões por v, z E F na equação de Meshchersky, encontramos

Na equação resultante deixamos apenas termos de primeira ordem de pequenez, descartando o último termo do lado direito (termos não pequenos somam zero). Chegamos à equação

Onde z 0 definido pela fórmula (2). Agora é fácil separar as variáveis ​​e encontrar

Esta plataforma giratória pode ser chamada de a primeira turbina a jato a vapor do mundo.

Foguete chinês

Ainda antes, muitos anos antes de Heron de Alexandria, a China também inventou motor a jato um dispositivo ligeiramente diferente, agora chamado foguete de fogos de artifício. Os foguetes de fogos de artifício não devem ser confundidos com seus homônimos - foguetes de sinalização, que são usados ​​​​no exército e na marinha, e também são lançados em feriados nacionais sob o rugido de fogos de artifício de artilharia. Flares são simplesmente balas comprimidas de uma substância que queima com uma chama colorida. Eles são disparados de pistolas de grande calibre - lançadores de foguetes.

Flares são balas comprimidas de uma substância que queima com uma chama colorida.

Foguete chinêsÉ um tubo de papelão ou metal fechado em uma das extremidades e preenchido com uma composição em pó. Quando esta mistura é inflamada, uma corrente de gases escapando em alta velocidade da extremidade aberta do tubo faz com que o foguete voe na direção oposta à direção da corrente de gás. Esse foguete pode decolar sem a ajuda de um lançador de foguetes. Uma vara amarrada ao corpo do foguete torna seu vôo mais estável e reto.

Fogos de artifício usando foguetes chineses

Habitantes do mar

No mundo animal:

A propulsão a jato também é encontrada aqui. Chocos, polvos e alguns outros cefalópodes não têm barbatanas nem cauda poderosa, mas nadam pior do que outros habitantes do mar. Essas criaturas de corpo mole têm um saco ou cavidade bastante grande em seu corpo. A água é puxada para dentro da cavidade e então o animal a empurra para fora com grande força. A reação da água ejetada faz com que o animal nade na direção oposta à direção do riacho.

O polvo é uma criatura marinha que usa propulsão a jato

Gato caindo

Mas a forma mais interessante de movimento foi demonstrada pelo comum gato.

Cerca de cento e cinquenta anos atrás, um famoso físico francês Marcel Depres afirmou:

Mas você sabe, as leis de Newton não são inteiramente verdadeiras. O corpo pode se mover com a ajuda de forças internas, sem depender de nada e sem se afastar de nada.

Onde estão as evidências, onde estão os exemplos? - protestaram os ouvintes.

Quer provas? Por favor. Um gato caindo acidentalmente de um telhado é a prova disso! Não importa como o gato caia, mesmo de cabeça baixa, ele definitivamente ficará no chão com as quatro patas. Mas um gato que cai não depende de nada e não se afasta de nada, mas vira rápida e habilmente. (A resistência do ar pode ser desprezada – é muito insignificante.)

Na verdade, todos sabem disso: gatos, caindo; sempre conseguem se reerguer.

Os gatos fazem isso instintivamente, mas os humanos podem fazer o mesmo conscientemente. Os nadadores que saltam de uma plataforma para a água sabem realizar uma figura complexa - uma cambalhota tripla, ou seja, virar três vezes no ar e, de repente, endireitar-se, parar a rotação do corpo e mergulhar na água em uma linha reta.

Os mesmos movimentos, sem interação com nenhum objeto estranho, podem ser observados no circo durante a atuação de acrobatas - ginastas aéreas.

Desempenho de acrobatas - ginastas trapezistas

O gato caindo foi fotografado com uma câmera de filme e depois na tela examinaram, quadro a quadro, o que o gato faz quando voa no ar. Acontece que o gato girou rapidamente a pata. A rotação da pata provoca um movimento de resposta de todo o corpo, e ele gira na direção oposta ao movimento da pata. Tudo acontece estritamente de acordo com as leis de Newton, e é graças a elas que o gato se levanta.

O mesmo acontece em todos os casos em que um ser vivo, sem motivo aparente, altera seu movimento no ar.

Lancha

Os inventores tiveram uma ideia: porque não adoptar o seu método de natação a partir do choco. Eles decidiram construir um navio autopropelido com motor a jato. A ideia é definitivamente viável. É verdade que não havia confiança no sucesso: os inventores duvidavam que tal coisa acontecesse lancha melhor do que um parafuso normal. Foi necessário fazer um experimento.

Barco a jato - uma embarcação autopropulsada com motor a jato

Eles selecionaram um velho rebocador, consertaram seu casco, removeram as hélices e instalaram uma bomba a jato de água na casa de máquinas. Esta bomba bombeava água do mar e através de um cano empurrava-a para trás da popa com um jato forte. O vaporizador flutuava, mas ainda se movia mais lentamente do que o vaporizador helicoidal. E isso é explicado de forma simples: uma hélice comum gira atrás da popa, sem restrições, apenas com água ao seu redor; A água na bomba a jato d'água era acionada quase exatamente pelo mesmo parafuso, mas não girava mais na água, mas em um cano apertado. Ocorreu atrito do jato d’água contra as paredes. O atrito enfraqueceu a pressão do jato. Um navio a vapor com propulsão a jato d'água navegava mais devagar do que um navio com propulsão a parafuso e consumia mais combustível.

No entanto, não abandonaram a construção desses navios: eles apresentavam vantagens importantes. Um barco equipado com uma hélice deve ficar bem fundo na água, caso contrário a hélice espumará inutilmente na água ou girará no ar. Portanto, os navios a vapor têm medo de águas rasas e corredeiras; eles não podem navegar em águas rasas. E os vaporizadores a jato de água podem ser construídos com calado raso e fundo plano: eles não precisam de profundidade - para onde o barco vai, o vaporizador a jato de água irá.

Os primeiros barcos a jato de água da União Soviética foram construídos em 1953 no estaleiro Krasnoyarsk. Eles são projetados para pequenos rios onde os barcos a vapor comuns não conseguem navegar.

Engenheiros, inventores e cientistas começaram a estudar a propulsão a jato com especial diligência quando armas de fogo. As primeiras armas - todos os tipos de pistolas, mosquetes e armas de autopropulsão - atingiram com força o ombro de uma pessoa a cada tiro. Depois de várias dezenas de tiros, o ombro começou a doer tanto que o soldado não conseguia mais mirar. Os primeiros canhões - guinchos, unicórnios, colubrinas e bombardas - saltavam para trás quando disparados, de modo que os artilheiros-artilheiros ficavam aleijados se não tivessem tempo de se esquivar e pular para o lado.

O recuo da arma interferiu no tiro preciso, porque a arma estremeceu antes que a bala de canhão ou granada saísse do cano. Isso tirou a liderança. O tiroteio acabou sendo sem objetivo.

Tiro com armas de fogo

Os engenheiros de artilharia começaram a combater o recuo há mais de quatrocentos e cinquenta anos. Primeiro, a carruagem foi equipada com uma relha, que bateu no chão e serviu de forte suporte para o canhão. Então eles pensaram que se a arma fosse devidamente apoiada por trás, de modo que não houvesse para onde rolar, o recuo desapareceria. Mas foi um erro. A lei da conservação do momento não foi levada em consideração. Os canhões quebraram todos os suportes e as carruagens ficaram tão soltas que o canhão ficou impróprio para o trabalho de combate. Então os inventores perceberam que as leis do movimento, como quaisquer leis da natureza, não podem ser refeitas à sua maneira, elas só podem ser “enganadas” com a ajuda da ciência - a mecânica.

Eles deixaram um abridor relativamente pequeno na carruagem para apoio e colocaram o cano do canhão em um “trenó” para que apenas um cano rolasse, e não a arma inteira. O cano foi conectado a um pistão de compressor, que se move em seu cilindro da mesma forma que o pistão de uma máquina a vapor. Mas no cilindro de uma máquina a vapor há vapor, e em um compressor de pistola há óleo e uma mola (ou ar comprimido).

Quando o cano da arma rola para trás, o pistão comprime a mola. Neste momento, o óleo é forçado através de pequenos orifícios no pistão do outro lado do pistão. Ocorre forte atrito, que absorve parcialmente o movimento do cano rolante, tornando-o mais lento e suave. Em seguida, a mola comprimida se endireita e retorna o pistão, e com ele o cano da arma, ao seu lugar original. O óleo pressiona a válvula, abre-a e flui livremente de volta sob o pistão. Durante o tiro rápido, o cano da arma se move quase continuamente para frente e para trás.

Num compressor de pistola, o recuo é absorvido pelo atrito.

Fucinho feio

Quando a potência e o alcance dos canhões aumentaram, o compressor não foi suficiente para neutralizar o recuo. Foi inventado para ajudá-lo fucinho feio.

O freio de boca é apenas um pequeno tubo de aço montado na extremidade do cano e serve como sua continuação. Seu diâmetro é maior que o diâmetro do cano e, portanto, não interfere de forma alguma com o projétil saindo do cano. Vários furos oblongos são cortados ao redor da circunferência das paredes do tubo.

Freio de boca - reduz o recuo da arma de fogo

Os gases em pó que saem do cano da arma seguindo o projétil divergem imediatamente para os lados, e alguns deles caem nos orifícios do freio de boca. Esses gases atingem as paredes dos buracos com grande força, são repelidos deles e voam para fora, mas não para frente, mas ligeiramente tortos e para trás. Ao mesmo tempo, eles pressionam as paredes e as empurram, e com elas todo o cano da arma. Eles ajudam no monitoramento do fogo porque tendem a fazer o cano rolar para frente. E enquanto estavam no cano, empurraram a arma para trás. O freio de boca reduz e amortece significativamente o recuo.

Outros inventores seguiram um caminho diferente. Em vez de lutar movimento reativo do cano e tentar apagá-lo, eles decidiram usar o recuo da arma com bons resultados. Esses inventores criaram diversos tipos de armas automáticas: rifles, pistolas, metralhadoras e canhões, em que o recuo serve para ejetar o cartucho gasto e recarregar a arma.

Artilharia de foguetes

Você não precisa lutar contra o recuo, mas use-o: afinal, ação e reação (recuo) são equivalentes, iguais em direitos, iguais em magnitude, então vamos ação reativa de gases em pó, em vez de empurrar o cano da arma para trás, envia o projétil em direção ao alvo. Foi assim que foi criado artilharia de foguetes. Nele, um jato de gases não atinge para frente, mas para trás, criando uma reação direcionada para frente no projétil.

Para arma de foguete o cano caro e pesado acaba sendo desnecessário. Um tubo de ferro simples e mais barato funciona perfeitamente para direcionar o vôo do projétil. Você pode ficar sem cano e fazer o projétil deslizar ao longo de duas ripas de metal.

Em seu design, um projétil de foguete é semelhante a um foguete de fogos de artifício, só que é maior em tamanho. Em sua cabeça, em vez de uma composição para faísca colorida, é colocada uma carga explosiva de grande poder destrutivo. O meio do projétil está cheio de pólvora, que, quando queimada, cria um poderoso fluxo de gases quentes que empurra o projétil para frente. Nesse caso, a combustão da pólvora pode durar uma parte significativa do tempo de vôo, e não apenas o curto período de tempo enquanto um projétil comum avança no cano de uma arma comum. O tiro não é acompanhado por um som tão alto.

A artilharia de foguetes não é mais jovem que a artilharia comum, e talvez até mais antiga: antigos livros chineses e árabes escritos há mais de mil anos relatam o uso de foguetes em combate.

Nas descrições de batalhas de tempos posteriores, não, não, e haverá menção a mísseis de combate. Quando as tropas britânicas conquistaram a Índia, os guerreiros-foguetes indianos, com as suas flechas com cauda de fogo, aterrorizaram os invasores britânicos que escravizaram a sua terra natal. Para os britânicos da época, as armas a jato eram uma novidade.

Granadas de foguete inventadas pelo general K. I. Konstantinov, os corajosos defensores de Sebastopol em 1854-1855 repeliram os ataques das tropas anglo-francesas.

Foguete

A enorme vantagem sobre a artilharia convencional - não havia necessidade de carregar armas pesadas - atraiu a atenção dos líderes militares para a artilharia de foguetes. Mas uma desvantagem igualmente importante impediu a sua melhoria.

O fato é que a carga propulsora, ou, como se dizia, a carga de força, só poderia ser feita de pólvora negra. E a pólvora negra é perigosa de manusear. Aconteceu que durante a produção mísseis o propulsor explodiu e os trabalhadores morreram. Às vezes, o foguete explodia no lançamento, matando os artilheiros. Fabricar e usar tais armas era perigoso. É por isso que não se generalizou.

O trabalho iniciado com sucesso, porém, não levou à construção de uma espaçonave interplanetária. Os fascistas alemães prepararam e desencadearam uma guerra mundial sangrenta.

Míssil

As deficiências na produção de foguetes foram eliminadas pelos projetistas e inventores soviéticos. Durante a Grande Guerra Patriótica, eles deram ao nosso exército excelentes armas de foguete. Morteiros de guarda foram construídos - "Katyusha" e RS ("eres") foram inventados - foguetes.

Míssil

Em termos de qualidade, a artilharia de foguetes soviética superou todos os modelos estrangeiros e causou enormes danos aos inimigos.

Defendendo a pátria, o povo soviético foi forçado a colocar todas as conquistas da tecnologia de foguetes a serviço da defesa.

Nos estados fascistas, muitos cientistas e engenheiros, mesmo antes da guerra, desenvolviam intensamente projectos para armas de destruição desumanas e assassinatos em massa. Isso eles consideravam o propósito da ciência.

Aeronave autônoma

Durante a guerra, os engenheiros de Hitler construíram várias centenas aeronave autônoma: Projéteis V-1 e foguetes V-2. Eram conchas em forma de charuto, com 14 metros de comprimento e 165 centímetros de diâmetro. O charuto mortal pesava 12 toneladas; das quais 9 toneladas são combustível, 2 toneladas são invólucros e 1 tonelada são explosivos. O "V-2" voava a velocidades de até 5.500 quilômetros por hora e podia atingir uma altura de 170-180 quilômetros.

Esses meios de destruição não diferiam na precisão do acerto e eram adequados apenas para disparar contra alvos grandes, como cidades grandes e densamente povoadas. Os fascistas alemães produziram o V-2 a 200-300 quilômetros de Londres, na crença de que a cidade era grande - iria atingir algum lugar!

É improvável que Newton pudesse ter imaginado que sua experiência espirituosa e as leis do movimento que ele descobriu formariam a base de armas criadas pela raiva bestial contra as pessoas, e quarteirões inteiros de Londres se transformariam em ruínas e se tornariam os túmulos de pessoas capturadas pelo ataque dos cegos “FAU”.

Nave espacial

Por muitos séculos, as pessoas acalentaram o sonho de voar no espaço interplanetário, de visitar a Lua, o misterioso Marte e a nublada Vênus. Muitos romances, novelas e contos de ficção científica foram escritos sobre esse assunto. Os escritores enviaram seus heróis ao céu em cisnes treinados, em balões de ar quente, em cartuchos de canhão ou de alguma outra forma incrível. Porém, todos esses métodos de voo foram baseados em invenções que não tinham respaldo na ciência. As pessoas apenas acreditavam que um dia conseguiriam deixar o nosso planeta, mas não sabiam como conseguiriam fazer isso.

Cientista maravilhoso Konstantin Eduardovich Tsiolkovsky em 1903 pela primeira vez deu base científica à ideia de viagens espaciais. Ele provou que as pessoas podem sair do globo e um foguete servirá de veículo para isso, pois o foguete é o único motor que não necessita de nenhum suporte externo para seu movimento. É por isso foguete capaz de voar em espaço sem ar.

O cientista Konstantin Eduardovich Tsiolkovsky provou que as pessoas podem deixar o globo em um foguete

Em termos de estrutura, a espaçonave deverá ser semelhante a um foguete, apenas em sua cabeça haverá uma cabine para passageiros e instrumentos, e o restante do espaço será ocupado por um suprimento de mistura combustível e um motor.

Para dar ao navio a velocidade necessária, é necessário o combustível certo. A pólvora e outros explosivos não são de forma alguma adequados: são perigosos e queimam muito rapidamente, não proporcionando movimento a longo prazo. K. E. Tsiolkovsky recomendou o uso de combustível líquido: álcool, gasolina ou hidrogênio liquefeito, queimando em uma corrente de oxigênio puro ou algum outro agente oxidante. Todos reconheceram a veracidade deste conselho, pois não conheciam o melhor combustível naquela época.

O primeiro foguete com combustível líquido, pesando dezesseis quilos, foi testado na Alemanha em 10 de abril de 1929. O foguete experimental decolou e desapareceu de vista antes que o inventor e todos os presentes pudessem rastrear para onde ele voou. Não foi possível encontrar o foguete após o experimento. Na próxima vez, o inventor decidiu “enganar” o foguete e amarrou nele uma corda de quatro quilômetros de comprimento. O foguete decolou, arrastando a cauda de corda atrás de si. Ela puxou dois quilômetros de corda, quebrou-a e seguiu seu antecessor em uma direção desconhecida. E este fugitivo também não foi encontrado.