Ang konsepto ng jet propulsion at jet thrust

Jet propulsion (mula sa pananaw, mga halimbawa sa kalikasan)- paggalaw na nangyayari kapag ang anumang bahagi nito ay nahiwalay sa katawan sa isang tiyak na bilis.

Ang prinsipyo ng jet propulsion ay batay sa batas ng konserbasyon ng momentum ng isang nakahiwalay na mekanikal na sistema ng mga katawan:

Iyon ay, ang kabuuang momentum ng isang sistema ng mga particle ay isang pare-parehong halaga. Sa kawalan ng mga panlabas na impluwensya, ang salpok ng system katumbas ng zero at posibleng palitan ito mula sa loob dahil sa jet thrust.

Jet thrust (mula sa pananaw ng mga halimbawa sa kalikasan)- ang puwersa ng reaksyon ng mga pinaghiwalay na particle, na inilalapat sa punto ng exhaust center (para sa isang rocket - ang sentro ng exit ng nozzle ng engine) at nakadirekta sa tapat ng velocity vector ng mga pinaghiwalay na particle.

Mass ng working fluid (rocket)

Pangkalahatang acceleration ng working fluid

Daloy ng daloy ng mga hiwalay na particle (mga gas)

Bawat segundo pagkonsumo ng gasolina

Mga halimbawa ng jet propulsion sa walang buhay na kalikasan

Ang jet motion ay matatagpuan din sa mundo ng halaman. SA mga bansa sa timog(at dito rin sa baybayin ng Black Sea) tumutubo ang isang halaman na tinatawag na "mad cucumber".

Nagmula ang Latin na pangalan ng genus Ecballium salitang Griyego na may kahulugan - itinatapon ko ito, ayon sa istraktura ng isang prutas na nagtatapon ng mga buto.

Ang mga bunga ng baliw na pipino ay mala-bughaw-berde o berde, makatas, pahaba o oblong-ovoid, 4-6 cm ang haba, 1.5-2.5 cm ang lapad, bristly, mapurol sa magkabilang dulo, multi-seeded (Figure 1). Ang mga buto ay pinahaba, maliit, naka-compress, makinis, makitid na hangganan, mga 4 mm ang haba. Habang huminog ang mga buto, ang tissue na nakapalibot sa kanila ay nagiging malansa na masa. Kasabay nito, maraming presyon ang nabuo sa prutas, bilang isang resulta kung saan ang prutas ay nahihiwalay mula sa tangkay, at ang mga buto, kasama ang uhog, ay pilit na itinapon sa pamamagitan ng nagresultang butas. Ang mga pipino mismo ay lumipad sa kabilang direksyon. Ang baliw na pipino (kung hindi man ay tinatawag na "pistol ng kababaihan") ay bumaril sa higit sa 12 m (Larawan 2).

Mga halimbawa ng jet propulsion sa kaharian ng hayop

Mga nilalang sa dagat

Maraming mga hayop sa dagat ang gumagamit ng jet propulsion para sa paggalaw, kabilang ang dikya, scallops, octopus, pusit, cuttlefish, salps, at ilang uri ng plankton. Lahat sila ay gumagamit ng reaksyon ng isang ejected stream ng tubig; ang pagkakaiba ay nakasalalay sa istraktura ng katawan, at samakatuwid ay sa paraan ng paggamit at pagpapalabas ng tubig.

Ang sea scallop mollusk (Fig. 3) ay gumagalaw dahil sa reaktibong puwersa ng isang stream ng tubig na itinapon sa labas ng shell sa panahon ng isang matalim na compression ng mga balbula nito. Ginagamit niya ang ganitong uri ng paggalaw kung sakaling may panganib.

Ang cuttlefish (Figure 4) at mga octopus (Figure 5) ay kumukuha ng tubig sa gill cavity sa pamamagitan ng isang side slit at isang espesyal na funnel sa harap ng katawan, at pagkatapos ay masiglang itapon ang isang stream ng tubig sa pamamagitan ng funnel. Dinidirekta ng cuttlefish ang funnel tube sa gilid o likod at, mabilis na pinipiga ang tubig mula dito, maaaring lumipat sa iba't ibang direksyon. Ang mga pugita, na natitiklop ang kanilang mga galamay sa kanilang mga ulo, ay nagbibigay ng kanilang mga katawan streamline na hugis at sa gayon ay makokontrol ang kanilang paggalaw, na binabago ang direksyon nito.

Maaari pang lumipad ang mga pugita. Nakita ng French naturalist na si Jean Verani kung paano bumilis ang isang ordinaryong octopus sa isang aquarium at biglang tumalon palabas ng tubig pabalik. Nang mailarawan ang isang arko na halos limang metro ang haba sa hangin, bumalik siya sa aquarium. Nang tumalon ang pugita, ang pugita ay gumagalaw hindi lamang dahil sa jet thrust, ngunit nakasagwan din kasama ang mga galamay nito.

Ang salpa (Larawan 6) ay isang hayop sa dagat na may isang transparent na katawan, kapag gumagalaw, tumatanggap ito ng tubig sa pamamagitan ng pagbubukas sa harap, at ang tubig ay pumapasok sa isang malawak na lukab, sa loob kung saan ang mga hasang ay nakaunat nang pahilis. Sa sandaling uminom ng malaking tubig ang hayop, magsasara ang butas. Pagkatapos ay ang mga longhitudinal at transverse na kalamnan ng salp contract, ang buong katawan ay nagkontrata at ang tubig ay itinutulak palabas sa posterior opening.

Mga pusit (Larawan 7). Muscle tissue - pumapalibot ang mantle sa katawan ng mollusk sa lahat ng panig; ang volume ng cavity nito ay halos kalahati ng volume ng katawan ng pusit. Ang hayop ay sumisipsip ng tubig sa loob ng mantle cavity, at pagkatapos ay matalas na itinapon ang isang stream ng tubig sa pamamagitan ng isang makitid na nozzle at gumagalaw paatras na may mataas na bilis ng pagtulak. Kasabay nito, ang lahat ng sampung galamay ng pusit ay natipon sa isang buhol sa itaas ng ulo nito, at ito ay tumatagal sa isang streamline na hugis. Ang nozzle ay nilagyan ng isang espesyal na balbula, at ang mga kalamnan ay maaaring paikutin ito, binabago ang direksyon ng paggalaw. Ang makina ng pusit ay napakatipid at maaaring umabot sa bilis na hanggang 60 - 70 km/h. Sa pamamagitan ng pagyuko ng mga naka-bundle na galamay sa kanan, kaliwa, pataas o pababa, lumiliko ang pusit sa isang direksyon o sa iba pa. Dahil ang naturang manibela, kumpara sa hayop mismo, ay may napaka malalaking sukat, kung gayon ang bahagyang paggalaw nito ay sapat na para sa pusit, kahit na sa buong bilis, upang madaling makaiwas sa isang banggaan sa isang balakid. Ngunit kapag kailangan mong lumangoy nang mabilis, ang funnel ay laging lumalabas mismo sa pagitan ng mga galamay, at ang pusit ay unang sumusugod sa buntot.

Nakagawa na ang mga inhinyero ng makina na katulad ng makina ng pusit. Tinatawag itong water cannon. Sa loob nito, ang tubig ay sinipsip sa silid. At pagkatapos ito ay itinapon sa labas nito sa pamamagitan ng isang nguso ng gripo; ang sisidlan ay gumagalaw sa direksyon na kabaligtaran sa direksyon ng paglabas ng jet. Ang tubig ay sinisipsip gamit ang regular na gasolina o makinang diesel(tingnan ang Attachment).

Ang pinakamahusay na piloto sa mga mollusk ay ang pusit Stenoteuthis. Tinatawag ito ng mga mandaragat na "flying squid". Hinahabol nito ang mga isda nang napakabilis na madalas itong tumatalon palabas ng tubig, na nagsusumigaw sa ibabaw nito na parang palaso. Ginamit niya ang trick na ito upang iligtas ang kanyang buhay mula sa mga mandaragit - tuna at mackerel. Nagkakaroon ng maximum na jet thrust sa tubig, ang pilot squid ay lumipad sa hangin at lumilipad sa ibabaw ng mga alon nang higit sa limampung metro. Ang apogee ng paglipad ng isang buhay na rocket ay napakataas sa ibabaw ng tubig kung kaya't ang mga lumilipad na pusit ay kadalasang napupunta sa mga deck ng mga barkong dumadaan sa karagatan. Ang apat hanggang limang metro ay hindi isang talaang taas kung saan ang mga pusit ay tumaas sa kalangitan. Minsan sila ay lumilipad nang mas mataas.

Inilarawan ng English mollusk researcher na si Dr. Rees sa artikulong siyentipiko isang pusit (16 sentimetro lamang ang haba), na, na lumipad ng malayo sa hangin, ay nahulog sa tulay ng yate, na tumaas ng halos pitong metro sa ibabaw ng tubig.

Nangyayari na maraming lumilipad na pusit ang nahuhulog sa barko sa isang kumikinang na kaskad. Minsan ay sinabi ng sinaunang manunulat na si Trebius Niger malungkot na kwento tungkol sa isang barko na lumubog pa nga raw sa bigat ng mga lumilipad na pusit na nahulog sa deck nito.

Mga insekto

Ang mga larvae ng tutubi ay gumagalaw sa katulad na paraan. At hindi lahat ng mga ito, ngunit mahaba ang tiyan, aktibong lumalangoy larvae ng nakatayo (pamilya Rocker) at umaagos (pamilya Cordulegaster) tubig, pati na rin ang maikling-bellied gumagapang larvae ng nakatayo tubig. Ang larva ay gumagamit ng jet movement pangunahin sa mga sandali ng panganib upang mabilis na lumipat sa ibang lugar. Ang pamamaraang ito ng paggalaw ay hindi nagbibigay ng tumpak na pagmamaniobra at hindi angkop para sa paghabol sa biktima. Ngunit ang rocker larvae ay hindi humahabol sa sinuman - mas gusto nilang manghuli mula sa pagtambang.

Ang hindgut ng dragonfly larva, bilang karagdagan sa pangunahing pag-andar nito, ay nagsisilbi rin bilang isang organ ng paggalaw. Pinupuno ng tubig ang hindgut, pagkatapos ay itinapon nang may lakas, at ang larva ay gumagalaw ayon sa prinsipyo ng jet motion sa pamamagitan ng 6-8 cm.

jet propulsion nature technology

Aplikasyon

Ang lohika ng kalikasan ay ang pinaka-naa-access at pinaka-kapaki-pakinabang na lohika para sa mga bata.

Konstantin Dmitrievich Ushinsky(03.03.1823–03.01.1871) - gurong Ruso, tagapagtatag ng siyentipikong pedagogy sa Russia.

BIOPHYSICS: JET MOTION SA BUHAY NA KALIKASAN

Inaanyayahan ko ang mga mambabasa ng mga berdeng pahina upang tingnan kaakit-akit na mundo mga biophysicist at kilalanin ang pangunahing mga prinsipyo ng jet propulsion sa wildlife. Ngayon sa programa: dikya cornermouth- ang pinakamalaking dikya sa Black Sea, scallops, masigasig rocker tutubi larva, kamangha-mangha ang pusit kasama ang walang kapantay na jet engine nito at kahanga-hangang mga ilustrasyon na ginawa ng isang Soviet biologist at artist ng hayop na si Kondakov Nikolai Nikolaevich.

Maraming hayop ang gumagalaw sa kalikasan gamit ang prinsipyo ng jet propulsion, halimbawa, dikya, scallops, tutubi larvae, pusit, pugita, cuttlefish... Kilalanin natin ang ilan sa kanila ;-)

Ang jet na paraan ng paggalaw ng dikya

Ang dikya ay isa sa mga pinakasinaunang at maraming mandaragit sa ating planeta! Ang katawan ng isang dikya ay 98% na tubig at higit sa lahat ay binubuo ng hydrated connective tissue - mesoglea gumagana tulad ng isang balangkas. Ang batayan ng mesoglea ay ang collagen ng protina. Ang gelatinous at transparent na katawan ng dikya ay hugis tulad ng isang kampanilya o isang payong (ilang millimeters ang diameter hanggang 2.5 m). Karamihan sa mga dikya ay gumagalaw sa isang reaktibong paraan, tinutulak ang tubig palabas ng payong na lukab.

Dikya Cornerata(Rhizostomae), pagkakasunud-sunod ng mga coelenterate na hayop ng scyphoid class. dikya ( hanggang 65 cm sa diameter) kulang sa marginal tentacles. Ang mga gilid ng bibig ay pinahaba sa oral lobes na may maraming fold na tumutubo nang magkasama upang bumuo ng maraming pangalawang oral openings. Ang pagpindot sa mga talim ng bibig ay maaaring magdulot ng masakit na paso sanhi ng pagkilos ng mga nakatutusok na mga selula. Mga 80 species; Nakatira sila pangunahin sa tropikal, mas madalas sa mapagtimpi na dagat. Sa Russia - 2 uri: Rhizostoma pulmo karaniwan sa Black at Dagat ng Azov, Rhopilema asamushi matatagpuan sa Dagat ng Japan.

Jet pagtakas ng scallops

Mga shellfish scallops, kadalasang nakahiga nang mahinahon sa ilalim, kapag ang kanilang pangunahing kaaway ay lumalapit sa kanila - isang napakabagal, ngunit lubhang mapanlinlang na mandaragit - isdang-bituin- matalim nilang pinipiga ang mga pintuan ng kanilang lababo, pilit na tinutulak ang tubig palabas dito. Kaya gamit prinsipyo ng jet propulsion, lumilitaw ang mga ito at, patuloy na binubuksan at isinasara ang shell, ay maaaring lumangoy sa isang malaking distansya. Kung sa ilang kadahilanan ang scallop ay walang oras upang makatakas kasama nito paglipad ng jet, kinulong ito ng starfish, binubuksan ang shell at kinakain ito...

scallop(Pecten), isang genus ng marine invertebrates ng klase ng bivalve mollusks (Bivalvia). Ang shell ng scallop ay bilugan na may tuwid na gilid ng bisagra. Ang ibabaw nito ay natatakpan ng mga radial ribs na nag-iiba mula sa itaas. Ang mga balbula ng shell ay sarado ng isang malakas na kalamnan. Pecten maximus, Flexopecten glaber ay nakatira sa Black Sea; sa Dagat ng Japan at Okhotsk – Mizuhopecten yessoensis ( hanggang 17 cm sa diameter).

Rocker dragonfly larva jet pump

ugali Rocker dragonfly larvae, o eshny(Aeshna sp.) ay hindi gaanong mandaragit kaysa sa mga may pakpak na kamag-anak nito. Nabubuhay siya ng dalawa at kung minsan ay apat na taon kaharian sa ilalim ng dagat, gumagapang sa mabatong ilalim, sinusubaybayan ang maliliit na naninirahan sa tubig, masayang kasama ang medyo malalaking tadpoles at pinirito sa pagkain nito. Sa mga sandali ng panganib, ang larva ng rocker dragonfly ay umaalis at lumalangoy pasulong nang may mga jerk, na hinimok ng gawa ng kapansin-pansin. jet pump. Ang pagkuha ng tubig sa hindgut at pagkatapos ay biglang itatapon ito, ang larva ay tumalon pasulong, na hinihimok ng puwersa ng pag-urong. Kaya gamit prinsipyo ng jet propulsion, ang larva ng rocker dragonfly na may kumpiyansa na mga jerks at jerks ay nagtatago mula sa banta na humahabol dito.

Mga reaktibong impulses ng nervous "freeway" ng mga pusit

Sa lahat ng mga kaso sa itaas (mga prinsipyo ng jet propulsion ng jellyfish, scallops, rocker dragonfly larvae), ang mga shocks at jerks ay pinaghihiwalay mula sa isa't isa sa pamamagitan ng makabuluhang mga tagal ng panahon, samakatuwid ang mataas na bilis ng paggalaw ay hindi nakakamit. Upang mapataas ang bilis ng paggalaw, sa madaling salita, numero mga reaktibong impulses bawat yunit ng oras, ay kinakailangan nadagdagan ang pagpapadaloy ng nerve na nagpapasigla sa pag-urong ng kalamnan, pagseserbisyo ng buhay na jet engine. Ang ganitong malaking conductivity ay posible na may malaking diameter ng nerve.

Ito ay kilala na Ang mga pusit ay may pinakamalaking nerve fibers sa mundo ng hayop. Sa karaniwan, umabot sila sa diameter na 1 mm - 50 beses na mas malaki kaysa sa karamihan ng mga mammal - at nagsasagawa sila ng paggulo sa bilis. 25 m/s. At isang tatlong metrong pusit dosidicus(ito ay nakatira sa baybayin ng Chile) ang kapal ng mga ugat ay hindi kapani-paniwalang malaki - 18 mm. Ang mga ugat ay makapal na parang mga lubid! Ang mga signal ng utak - ang mga nag-trigger ng mga contraction - nagmamadali sa kahabaan ng nerbiyos na "freeway" ng pusit sa isang bilis pampasaherong sasakyan – 90 km/h.

Salamat sa mga pusit, ang pananaliksik sa mahahalagang tungkulin ng mga nerbiyos ay mabilis na sumulong sa simula ng ika-20 siglo. "At sino ang nakakaalam, isinulat ng British naturalist na si Frank Lane, baka may mga tao ngayon na may utang sa pusit na sila sistema ng nerbiyos nasa mabuting kalagayan..."

Ang bilis at kakayahang magamit ng pusit ay ipinaliwanag din sa pamamagitan ng mahusay nito mga anyong hydrodynamic katawan ng hayop, bakit pusit at binansagang "buhay na torpedo".

Pusit(Teuthoidea), suborder ng cephalopods ng order Decapods. Ang laki ay karaniwang 0.25-0.5 m, ngunit ang ilang mga species ay pinakamalaking invertebrate na hayop(Ang mga pusit ng genus na Architeuthis ay umaabot 18 m, kasama ang haba ng mga galamay).
Ang katawan ng mga pusit ay pinahaba, nakatutok sa likod, hugis torpedo, na tumutukoy sa kanilang mataas na bilis ng paggalaw tulad ng sa tubig ( hanggang 70 km/h), at sa himpapawid (maaaring tumalon ang mga pusit mula sa tubig hanggang sa taas hanggang 7 m).

Squid Jet Engine

Pagpapaandar ng jet, na ginagamit na ngayon sa mga torpedo, sasakyang panghimpapawid, missiles at space shell, ay katangian din ng cephalopods - mga octopus, cuttlefish, pusit. Karamihan sa Interes para sa mga technician at biophysicist na regalo makina ng pusit jet. Pansinin kung gaano kadali ito, kung ano pinakamababang gastos nalutas ng likas na katangian ng materyal ang masalimuot at hindi maunahang gawaing ito;-)

Sa esensya, ang pusit ay may dalawang pangunahing magkaibang makina ( kanin. 1a). Kapag gumagalaw nang mabagal, gumagamit ito ng isang malaking hugis-brilyante na palikpik, na pana-panahong yumuko sa anyo ng isang tumatakbong alon sa kahabaan ng katawan ng katawan. Gumagamit ang pusit ng jet engine para mabilis na mailunsad ang sarili.. Ang batayan ng makina na ito ay ang mantle - tissue ng kalamnan. Pinapalibutan nito ang katawan ng mollusk sa lahat ng panig, na bumubuo ng halos kalahati ng dami ng katawan nito, at bumubuo ng isang uri ng reservoir - mantle cavity - ang "combustion chamber" ng isang buhay na rocket, kung saan pana-panahong sinisipsip ang tubig. Ang lukab ng mantle ay naglalaman ng mga hasang at lamang loob pusit ( kanin. 1b).

Gamit ang paraan ng jet swimming ang hayop ay sumisipsip ng tubig sa pamamagitan ng isang malawak na bukas na puwang ng mantle papunta sa cavity ng mantle mula sa boundary layer. Ang puwang ng mantle ay mahigpit na "nakakabit" na may mga espesyal na "cufflinks-buttons" pagkatapos ng "combustion chamber" ng isang buhay na makina ay puno ng tubig dagat. Ang puwang ng mantle ay matatagpuan malapit sa gitna ng katawan ng pusit, kung saan ito ay pinakamakapal. Ang puwersa na nagiging sanhi ng paggalaw ng hayop ay nilikha sa pamamagitan ng paghahagis ng isang stream ng tubig sa isang makitid na funnel, na matatagpuan sa ibabaw ng tiyan ng pusit. Ang funnel na ito, o siphon, ay "nozzle" ng isang buhay na jet engine.

Ang "nozzle" ng engine ay nilagyan ng isang espesyal na balbula at ang mga kalamnan ay maaaring paikutin ito. Sa pamamagitan ng pagbabago ng anggulo ng pag-install ng funnel-nozzle ( kanin. 1c), ang pusit ay pantay na mahusay na lumangoy, parehong pasulong at paatras (kung lumalangoy ito nang paatras, ang funnel ay pinahaba sa katawan, at ang balbula ay idiniin sa dingding nito at hindi nakakasagabal sa daloy ng tubig mula sa lukab ng mantle; kapag ang ang pusit ay kailangang sumulong, ang libreng dulo ng funnel ay humahaba at yumuko sa patayong eroplano, ang saksakan nito ay bumagsak at ang balbula ay kumukuha ng isang hubog na posisyon). Ang mga jet shock at ang pagsipsip ng tubig sa cavity ng mantle ay sunod-sunod na may mailap na bilis, at ang pusit ay nagmamadaling parang rocket sa asul ng karagatan.

Pusit at ang jet engine nito - Larawan 1

1a) pusit - isang buhay na torpedo; 1b) squid jet engine; 1c) ang posisyon ng nozzle at ang balbula nito kapag ang pusit ay gumagalaw pabalik-balik.

Ang hayop ay gumugugol ng isang bahagi ng isang segundo sa pagkuha ng tubig at itinutulak ito palabas. Sa pamamagitan ng pagsuso ng tubig sa cavity ng mantle sa likurang bahagi ng katawan sa mga panahon ng mabagal na paggalaw dahil sa pagkawalang-galaw, ang pusit sa gayon ay nagsasagawa ng pagsipsip ng boundary layer, kaya pinipigilan ang pag-agos mula sa pagtigil sa panahon ng isang hindi matatag na rehimen ng daloy. Sa pamamagitan ng pagtaas ng mga bahagi ng inilabas na tubig at pagtaas ng pag-urong ng mantle, madaling pinapataas ng pusit ang bilis ng paggalaw nito.

Ang squid jet engine ay napakatipid, salamat sa kung saan maaari niyang maabot ang bilis 70 km/h; naniniwala ang ilang mananaliksik na kahit na 150 km/h!

Nakagawa na ang mga inhinyero engine na katulad ng isang squid jet engine: Ito kanyon ng tubig, gumagana gamit ang isang maginoo na gasolina o diesel engine. Bakit makina ng pusit jet nakakaakit pa rin ng atensyon ng mga inhinyero at ang object ba ng maingat na pagsasaliksik ng mga biophysicist? Upang magtrabaho sa ilalim ng tubig, maginhawang magkaroon ng isang aparato na gumagana nang walang access sa hangin sa atmospera. Ang malikhaing paghahanap ng mga inhinyero ay naglalayong lumikha ng isang disenyo makinang hydrojet, katulad air-jet…

Batay sa mga materyales mula sa magagandang libro:
"Biophysics sa mga aralin sa pisika" Cecilia Bunimovna Katz,
At "Mga Primata ng Dagat" Igor Ivanovich Akimushkina

Kondakov Nikolay Nikolaevich (1908–1999) – Sobyet na biologist, artist ng hayop, Kandidato ng Biological Sciences. Ang kanyang pangunahing kontribusyon sa biological science ay ang kanyang mga guhit ng iba't ibang kinatawan ng fauna. Ang mga larawang ito ay kasama sa maraming publikasyon, gaya ng Malaki Encyclopedia ng Sobyet, Pulang Aklat ng USSR, sa mga animal atlase at mga pantulong sa pagtuturo.

Akimushkin Igor Ivanovich (01.05.1929–01.01.1993) – Sobyet na biologist, manunulat at popularizer ng biology, may-akda ng mga sikat na libro sa agham tungkol sa buhay ng hayop. Laureate ng All-Union Society "Knowledge" award. Miyembro ng Unyon ng mga Manunulat ng USSR. Ang pinakasikat na publikasyon ni Igor Akimushkin ay isang anim na volume na libro "Mundo ng hayop".

Ang mga materyales sa artikulong ito ay magiging kapaki-pakinabang upang ilapat hindi lamang sa mga aralin sa pisika At biology, ngunit gayundin sa mga ekstrakurikular na aktibidad.
Biophysical na materyal ay lubhang kapaki-pakinabang para sa pagpapakilos ng atensyon ng mga mag-aaral, para sa paggawa ng abstract formulations sa isang bagay na kongkreto at malapit, na nakakaapekto hindi lamang sa intelektwal, kundi pati na rin sa emosyonal na globo.

Panitikan:
§ Katz Ts.B. Biophysics sa mga aralin sa pisika

§ § Akimushkin I.I. Primates ng dagat
Moscow: Mysl Publishing House, 1974
§ Tarasov L.V. Physics sa kalikasan
Moscow: Prosveshchenie Publishing House, 1988

Jet propulsion sa kalikasan at teknolohiya

ABSTRAK SA PISIKA

Pagpapaandar ng jet- paggalaw na nangyayari kapag ang anumang bahagi nito ay nahiwalay sa katawan sa isang tiyak na bilis.

Ang reaktibong puwersa ay nangyayari nang walang anumang pakikipag-ugnayan sa mga panlabas na katawan.

Application ng jet propulsion sa kalikasan

Marami sa atin sa ating buhay ang nakatagpo ng dikya habang lumalangoy sa dagat. Sa anumang kaso, mayroong sapat sa kanila sa Black Sea. Ngunit ilang mga tao ang nag-isip na ang dikya ay gumagamit din ng jet propulsion upang lumipat. Bilang karagdagan, ito ay kung paano gumagalaw ang dragonfly larvae at ilang uri ng marine plankton. At kadalasan ang kahusayan ng mga marine invertebrate na hayop kapag gumagamit ng jet propulsion ay mas mataas kaysa sa mga teknolohikal na imbensyon.

Ang jet propulsion ay ginagamit ng maraming mollusk - mga octopus, pusit, cuttlefish. Halimbawa, ang isang sea scallop mollusk ay umuusad dahil sa reaktibong puwersa ng isang stream ng tubig na itinapon palabas ng shell sa panahon ng isang matalim na compression ng mga balbula nito.

Pugita

Puti

Ang cuttlefish, tulad ng karamihan sa mga cephalopod, ay gumagalaw sa tubig sa sumusunod na paraan. Siya ay kumukuha ng tubig sa gill cavity sa pamamagitan ng isang side slit at isang espesyal na funnel sa harap ng katawan, at pagkatapos ay masiglang naglalabas ng isang stream ng tubig sa pamamagitan ng funnel. Dinidirekta ng cuttlefish ang funnel tube sa gilid o likod at, mabilis na pinipiga ang tubig mula dito, maaaring lumipat sa iba't ibang direksyon.

Ang salpa ay isang hayop sa dagat na may isang transparent na katawan; kapag gumagalaw, tumatanggap ito ng tubig sa pamamagitan ng pagbubukas sa harap, at ang tubig ay pumapasok sa isang malawak na lukab, sa loob kung saan ang mga hasang ay nakaunat nang pahilis. Sa sandaling uminom ng malaking tubig ang hayop, magsasara ang butas. Pagkatapos ay ang mga longhitudinal at transverse na kalamnan ng salp ay nagkontrata, ang buong katawan ay nagkontrata, at ang tubig ay itinutulak palabas sa posterior opening. Ang reaksyon ng tumakas na jet ay nagtulak sa salpa pasulong.

Ang jet engine ng pusit ang pinaka-interesante. Ang pusit ay ang pinakamalaking invertebrate na naninirahan sa kalaliman ng karagatan. Umabot na ang mga pusit pinakamataas na pagiging perpekto sa reaktibong nabigasyon. Kahit na ang kanilang katawan, kasama ang mga panlabas na anyo nito, ay kinokopya ang rocket (o mas mainam na sabihin, ang rocket ay kinokopya ang pusit, dahil ito ay may hindi mapag-aalinlanganang priyoridad sa bagay na ito). Kapag mabagal ang paggalaw, ang pusit ay gumagamit ng malaking palikpik na hugis diyamante na panaka-nakang yumuyuko. Gumagamit ito ng jet engine para mabilis na magtapon. Muscle tissue - pumapalibot ang mantle sa katawan ng mollusk sa lahat ng panig; ang volume ng cavity nito ay halos kalahati ng volume ng katawan ng pusit. Ang hayop ay sumisipsip ng tubig sa loob ng mantle cavity, at pagkatapos ay matalas na itinapon ang isang stream ng tubig sa pamamagitan ng isang makitid na nozzle at gumagalaw paatras na may mataas na bilis ng pagtulak. Kasabay nito, ang lahat ng sampung galamay ng pusit ay natipon sa isang buhol sa itaas ng ulo nito, at ito ay tumatagal sa isang streamline na hugis. Ang nozzle ay nilagyan ng isang espesyal na balbula, at ang mga kalamnan ay maaaring paikutin ito, binabago ang direksyon ng paggalaw. Ang makina ng pusit ay napakatipid, ito ay may kakayahang umabot sa bilis na hanggang 60 - 70 km/h. (Naniniwala ang ilang mananaliksik na kahit hanggang 150 km/h!) Hindi kataka-taka na ang pusit ay tinatawag na "buhay na torpedo." Sa pamamagitan ng pagyuko ng mga naka-bundle na galamay sa kanan, kaliwa, pataas o pababa, lumiliko ang pusit sa isang direksyon o sa iba pa. Dahil ang naturang manibela ay napakalaki kumpara sa mismong hayop, ang bahagyang paggalaw nito ay sapat na para sa pusit, kahit na sa buong bilis, upang madaling makaiwas sa isang banggaan sa isang balakid. Isang matalim na pagliko ng manibela - at sumugod ang manlalangoy reverse side. Kaya't binaluktot niya ang dulo ng funnel pabalik at ngayon ay nag-slide muna sa ulo. Binaluktot niya ito sa kanan - at inihagis siya ng jet push sa kaliwa. Ngunit kapag kailangan mong lumangoy nang mabilis, ang funnel ay laging lumalabas mismo sa pagitan ng mga galamay, at ang pusit ay unang sumusugod sa buntot, tulad ng isang crayfish na tumakbo - isang mabilis na walker na pinagkalooban ng liksi ng isang magkakarera.

Kung hindi na kailangang magmadali, ang mga pusit at cuttlefish ay lumalangoy na may maalon na mga palikpik - ang mga maliliit na alon ay tumatakbo sa kanila mula sa harap hanggang sa likod, at ang hayop ay gumagalaw nang maganda, paminsan-minsan ay itinutulak ang sarili sa pamamagitan ng isang stream ng tubig na itinapon mula sa ilalim ng mantle. Pagkatapos ang mga indibidwal na shocks na natatanggap ng mollusk sa sandali ng pagsabog ng mga water jet ay malinaw na nakikita. Ang ilang cephalopod ay maaaring umabot sa bilis na hanggang limampu't limang kilometro kada oras. Tila walang nakagawa ng direktang mga sukat, ngunit maaari itong hatulan sa bilis at hanay ng paglipad ng mga lumilipad na pusit. At ang mga octopus pala ay may ganitong mga talento sa kanilang pamilya! Ang pinakamahusay na piloto sa mga mollusk ay ang pusit Stenoteuthis. Tinatawag itong flying squid ng mga English sailors (“flying squid”). Ito ay isang maliit na hayop na halos kasing laki ng herring. Hinahabol nito ang mga isda nang napakabilis na madalas itong tumatalon palabas ng tubig, na nagsusumigaw sa ibabaw nito na parang palaso. Ginamit niya ang trick na ito upang iligtas ang kanyang buhay mula sa mga mandaragit - tuna at mackerel. Nagkakaroon ng maximum na jet thrust sa tubig, ang pilot squid ay lumipad sa hangin at lumilipad sa ibabaw ng mga alon nang higit sa limampung metro. Ang apogee ng paglipad ng isang buhay na rocket ay napakataas sa ibabaw ng tubig kung kaya't ang mga lumilipad na pusit ay kadalasang napupunta sa mga deck ng mga barkong dumadaan sa karagatan. Ang apat hanggang limang metro ay hindi isang talaang taas kung saan ang mga pusit ay tumaas sa kalangitan. Minsan sila ay lumilipad nang mas mataas.

Ang English mollusk researcher na si Dr. Rees ay inilarawan sa isang siyentipikong artikulo ang isang pusit (16 sentimetro lamang ang haba), na, na lumipad sa isang patas na distansya sa hangin, ay nahulog sa tulay ng isang yate, na tumaas ng halos pitong metro sa ibabaw ng tubig.

Nangyayari na maraming lumilipad na pusit ang nahuhulog sa barko sa isang kumikinang na kaskad. Ang sinaunang manunulat na si Trebius Niger ay minsang nagkuwento ng isang malungkot na kuwento tungkol sa isang barkong lumubog umano sa bigat ng mga lumilipad na pusit na nahulog sa kubyerta nito. Ang mga pusit ay maaaring lumipad nang walang acceleration.

Maaari ding lumipad ang mga pugita. Nakita ng French naturalist na si Jean Verani kung paano bumilis ang isang ordinaryong octopus sa isang aquarium at biglang tumalon palabas ng tubig pabalik. Nang mailarawan ang isang arko na halos limang metro ang haba sa hangin, bumalik siya sa aquarium. Nang tumalon ang pugita, ang pugita ay gumagalaw hindi lamang dahil sa jet thrust, ngunit nakasagwan din kasama ang mga galamay nito.
Ang mga baggy octopus ay lumalangoy, siyempre, mas masahol pa kaysa sa mga pusit, ngunit sa mga kritikal na sandali maaari silang magpakita ng isang klase ng rekord para sa pinakamahusay na mga sprinter. Sinubukan ng mga tauhan ng California Aquarium na kunan ng larawan ang isang octopus na umaatake sa isang alimango. Ang octopus ay sumugod sa biktima nito nang napakabilis na ang pelikula, kahit na ang paggawa ng pelikula sa pinakamataas na bilis, ay palaging naglalaman ng grasa. Nangangahulugan ito na ang paghagis ay tumagal ng daan-daang segundo! Karaniwan, ang mga octopus ay lumalangoy nang medyo mabagal. Si Joseph Seinl, na nag-aral ng paglilipat ng mga octopus, ay kinakalkula: ang isang octopus na kalahating metro ang laki ay lumalangoy sa dagat sa average na bilis na humigit-kumulang labinlimang kilometro bawat oras. Ang bawat jet ng tubig na itinapon palabas ng funnel ay itinutulak ito pasulong (o sa halip, paatras, dahil ang octopus ay lumalangoy paatras) dalawa hanggang dalawa at kalahating metro.

Ang jet motion ay matatagpuan din sa mundo ng halaman. Halimbawa, ang mga hinog na bunga ng "baliw na pipino", na may kaunting pagpindot, tumalbog sa tangkay, at isang malagkit na likido na may mga buto ay pilit na itinatapon mula sa nagresultang butas. Ang pipino mismo ay lumilipad sa kabaligtaran na direksyon hanggang sa 12 m.

Alam ang batas ng konserbasyon ng momentum, maaari mong baguhin ang iyong sariling bilis ng paggalaw bukas na espasyo. Kung ikaw ay nasa isang bangka at mayroon kang maraming mabibigat na bato, kung gayon ang paghagis ng mga bato sa isang tiyak na direksyon ay maglilipat sa iyo sa kabilang direksyon. Ganoon din ang mangyayari sa outer space, ngunit doon ay gumagamit sila ng mga jet engine para dito.

Alam ng lahat na ang isang putok mula sa isang baril ay sinamahan ng pag-urong. Kung ang bigat ng bala ay katumbas ng bigat ng baril, magkakahiwalay sila sa parehong bilis. Nangyayari ang pag-urong dahil ang ibinubog na masa ng mga gas ay lumilikha ng isang reaktibong puwersa, salamat sa kung saan ang paggalaw ay maaaring matiyak kapwa sa hangin at sa walang hangin na espasyo. At kung mas malaki ang masa at bilis ng mga umaagos na gas, mas malaki ang puwersa ng pag-urong na nararamdaman ng ating balikat, mas malakas ang reaksyon ng baril, mas malaki ang puwersang reaktibo.

Application ng jet propulsion sa teknolohiya

Sa loob ng maraming siglo, pinangarap ng sangkatauhan ang paglipad sa kalawakan. Ang mga manunulat ng science fiction ay nagmungkahi ng iba't ibang paraan upang makamit ang layuning ito. Noong ika-17 siglo, lumitaw ang isang kuwento Pranses na manunulat Cyrano de Bergerac tungkol sa paglipad sa buwan. Ang bayani ng kuwentong ito ay nakarating sa Buwan sa isang bakal na kariton, kung saan siya ay patuloy na naghagis ng isang malakas na magnet. Naakit sa kanya, ang kariton ay tumaas nang pataas ng pataas sa ibabaw ng Lupa hanggang sa umabot ito sa Buwan. At sinabi ni Baron Munchausen na umakyat siya sa buwan kasama ang tangkay ng bean.

Sa pagtatapos ng unang milenyo AD, naimbento ng China ang jet propulsion, na nagpapagana ng mga rocket - mga tubo ng kawayan na puno ng pulbura, ginamit din sila bilang kasiyahan. Isa sa mga unang proyekto ng kotse ay mayroon ding jet engine at ang proyektong ito ay pagmamay-ari ni Newton

Ang may-akda ng unang proyekto sa mundo ng isang jet aircraft na inilaan para sa paglipad ng tao ay ang Russian revolutionary N.I. Kibalchich. Siya ay pinatay noong Abril 3, 1881 para sa kanyang pakikilahok sa pagtatangkang pagpatay kay Emperador Alexander II. Binuo niya ang kanyang proyekto sa bilangguan pagkatapos mahatulan ng kamatayan. Sumulat si Kibalchich: “Habang nakakulong, ilang araw bago ako mamatay, isinusulat ko ang proyektong ito. Naniniwala ako sa pagiging posible ng aking ideya, at ang pananampalatayang ito ay sumusuporta sa akin sa aking kakila-kilabot na sitwasyon... Mahinahon kong haharapin ang kamatayan, batid na ang aking ideya ay hindi mamamatay kasama ko.”

Ang ideya ng paggamit ng mga rocket para sa mga paglipad sa kalawakan ay iminungkahi sa simula ng siglong ito ng siyentipikong Ruso na si Konstantin Eduardovich Tsiolkovsky. Noong 1903, isang artikulo ng guro ng Kaluga gymnasium na si K.E. ay lumabas sa print. Tsiolkovsky "Paggalugad ng mga espasyo sa mundo gamit ang mga reaktibong instrumento." Ang gawaing ito ay naglalaman ng pinakamahalagang mathematical equation para sa astronautics, na kilala ngayon bilang "Tsiolkovsky formula," na naglalarawan sa paggalaw ng isang katawan ng variable na masa. Kasunod nito, bumuo siya ng isang disenyo para sa isang likidong gasolina na rocket engine, nagmungkahi ng isang multi-stage na disenyo ng rocket, at nagpahayag ng ideya ng posibilidad na lumikha ng buong kalawakan na mga lungsod sa low-Earth orbit. Ipinakita niya na ang tanging aparato na may kakayahang pagtagumpayan ang grabidad ay isang rocket, i.e. isang device na may jet engine na gumagamit ng gasolina at oxidizer na matatagpuan sa mismong device.

Nakumpleto:
Mag-aaral
Pangkat 1-121
Okuneva Alena
Sinuri:
P.L.Vineaminovna

lungsod ng Perevoz
2011
Nilalaman:

Panimula: Ano ang Jet Propulsion……………………………………………………………… …..……………………………………………..3
Batas ng konserbasyon ng momentum……………………………………………………………….4
Paglalapat ng jet propulsion sa kalikasan………………………………………………..5
Aplikasyon ng jet propulsion sa teknolohiya…………………………………………………..6
Jet propulsion “Intercontinental missile”…………..…………………7
Pisikal na batayan ng pagpapatakbo ng jet engine..................... .................... 8
Pag-uuri ng mga jet engine at mga tampok ng kanilang paggamit…………………………………………………………………………………………………………..9
Mga tampok ng disenyo at paglikha ng isang sasakyang panghimpapawid………10
Konklusyon……………………………………………………………………………………….11
Listahan ng mga sanggunian……………………………………………………………… … …..12

"Jet propulsion"
Ang reactive motion ay ang paggalaw ng isang katawan na sanhi ng paghihiwalay ng ilang bahagi nito mula dito sa isang tiyak na bilis. Inilalarawan ang jet motion batay sa batas ng konserbasyon ng momentum.
Ang jet propulsion, na ginagamit na ngayon sa mga eroplano, rocket at spacecraft, ay katangian ng mga octopus, pusit, cuttlefish, dikya - lahat ng mga ito, nang walang pagbubukod, ay gumagamit ng reaksyon (recoil) ng isang ejected stream ng tubig para sa paglangoy.
Ang mga halimbawa ng jet propulsion ay matatagpuan din sa mundo ng halaman.
Sa mga bansa sa timog ay tumutubo ang isang halaman na tinatawag na "mad cucumber". Sa sandaling hinawakan mo ang isang hinog na prutas, katulad ng isang pipino, ito ay tumalbog sa tangkay, at sa pamamagitan ng nagresultang butas, ang likidong may mga buto ay lilipad mula sa prutas tulad ng isang fountain sa bilis na hanggang 10 m/s.

Ang mga pipino mismo ay lumipad sa kabilang direksyon. Ang mad cucumber (kung hindi man ay tinatawag na "ladies' pistol") ay bumaril sa higit sa 12 m.

"Batas ng Conservation of Momentum"
Sa isang saradong sistema, ang kabuuan ng vector ng mga impulses ng lahat ng mga katawan na kasama sa sistema ay nananatiling pare-pareho para sa anumang mga pakikipag-ugnayan ng mga katawan ng sistemang ito sa bawat isa.
Ang pangunahing batas ng kalikasan ay tinatawag na batas ng konserbasyon ng momentum. Ito ay bunga ng pangalawa at pangatlong batas ni Newton. Isaalang-alang natin ang dalawang nakikipag-ugnayang katawan na bahagi ng isang saradong sistema.
Tinutukoy natin ang mga puwersa ng pakikipag-ugnayan sa pagitan ng mga katawan na ito sa pamamagitan ng at Ayon sa ikatlong batas ni Newton Kung ang mga katawan na ito ay nakikipag-ugnayan sa panahon ng t, kung gayon ang mga impulses ng mga puwersa ng pakikipag-ugnayan ay pantay sa magnitude at nakadirekta sa magkasalungat na direksyon: Ilapat natin ang pangalawang batas ni Newton sa mga katawan na ito. :

"Paglalapat ng jet propulsion sa kalikasan"
Ang jet propulsion ay ginagamit ng maraming mollusk - mga octopus, pusit, cuttlefish. Halimbawa, ang isang sea scallop mollusk ay umuusad dahil sa reaktibong puwersa ng isang stream ng tubig na itinapon palabas ng shell sa panahon ng isang matalim na compression ng mga balbula nito.

Pugita
Ang cuttlefish, tulad ng karamihan sa mga cephalopod, ay gumagalaw sa tubig sa sumusunod na paraan. Siya ay kumukuha ng tubig sa gill cavity sa pamamagitan ng isang side slit at isang espesyal na funnel sa harap ng katawan, at pagkatapos ay masiglang naglalabas ng isang stream ng tubig sa pamamagitan ng funnel. Dinidirekta ng cuttlefish ang funnel tube sa gilid o likod at, mabilis na pinipiga ang tubig mula dito, maaaring lumipat sa iba't ibang direksyon.
Ang salpa ay isang hayop sa dagat na may isang transparent na katawan; kapag gumagalaw, tumatanggap ito ng tubig sa pamamagitan ng pagbubukas sa harap, at ang tubig ay pumapasok sa isang malawak na lukab, sa loob kung saan ang mga hasang ay nakaunat nang pahilis. Sa sandaling uminom ng malaking tubig ang hayop, magsasara ang butas. Pagkatapos ay ang mga longhitudinal at transverse na kalamnan ng salp ay nagkontrata, ang buong katawan ay nagkontrata, at ang tubig ay itinutulak palabas sa posterior opening. Ang reaksyon ng tumakas na jet ay nagtulak sa salpa pasulong. Ang jet engine ng pusit ang pinaka-interesante. Ang pusit ay ang pinakamalaking invertebrate na naninirahan sa kalaliman ng karagatan. Nakamit ng mga pusit ang pinakamataas na pagiging perpekto sa jet navigation. Kahit na ang kanilang katawan, na may panlabas na hugis, ay kinokopya ang isang rocket. Alam ang batas ng konserbasyon ng momentum, maaari mong baguhin ang iyong sariling bilis ng paggalaw sa open space. Kung ikaw ay nasa isang bangka at mayroon kang maraming mabibigat na bato, kung gayon ang paghagis ng mga bato sa isang tiyak na direksyon ay maglilipat sa iyo sa kabilang direksyon. Ganoon din ang mangyayari sa outer space, ngunit doon ay gumagamit sila ng mga jet engine para dito.

"Paglalapat ng jet propulsion sa teknolohiya"
Sa pagtatapos ng unang milenyo AD, naimbento ng China ang jet propulsion, na nagpapagana ng mga rocket - mga tubo ng kawayan na puno ng pulbura, ginamit din sila bilang kasiyahan. Isa sa mga unang proyekto ng kotse ay mayroon ding jet engine at ang proyektong ito ay pagmamay-ari ni Newton.
Ang may-akda ng unang proyekto sa mundo ng isang jet aircraft na inilaan para sa paglipad ng tao ay ang Russian revolutionary N.I. Kibalchich. Siya ay pinatay noong Abril 3, 1881 para sa kanyang pakikilahok sa pagtatangkang pagpatay kay Emperador Alexander II. Binuo niya ang kanyang proyekto sa bilangguan pagkatapos mahatulan ng kamatayan. Sumulat si Kibalchich: “Habang nakakulong, ilang araw bago ako mamatay, isinusulat ko ang proyektong ito. Naniniwala ako sa pagiging posible ng aking ideya, at ang pananampalatayang ito ay sumusuporta sa akin sa aking kakila-kilabot na sitwasyon... Mahinahon kong haharapin ang kamatayan, batid na ang aking ideya ay hindi mamamatay kasama ko.”
Ang ideya ng paggamit ng mga rocket para sa mga flight sa kalawakan ay iminungkahi sa simula ng siglong ito ng siyentipikong Ruso na si Konstantin Eduardovich Tsiolkovsky. Noong 1903, isang artikulo ng guro ng Kaluga gymnasium na si K.E. ay lumabas sa print. Tsiolkovsky "Paggalugad ng mga espasyo sa mundo gamit ang mga reaktibong instrumento." Ang gawaing ito ay naglalaman ng pinakamahalagang mathematical equation para sa astronautics, na kilala ngayon bilang "Tsiolkovsky formula," na naglalarawan sa paggalaw ng isang katawan ng variable na masa. Kasunod nito, bumuo siya ng isang disenyo para sa isang likidong gasolina na rocket engine, nagmungkahi ng isang multi-stage na disenyo ng rocket, at nagpahayag ng ideya ng posibilidad na lumikha ng buong kalawakan na mga lungsod sa low-Earth orbit. Ipinakita niya na ang tanging aparato na may kakayahang pagtagumpayan ang grabidad ay isang rocket, i.e. isang device na may jet engine na gumagamit ng gasolina at oxidizer na matatagpuan sa mismong device. Ang mga rocket ng Sobyet ang unang nakarating sa Buwan, umikot sa Buwan at kinunan ng larawan ang gilid nito na hindi nakikita mula sa Earth, at ang mga unang nakarating sa planetang Venus at naghatid ng mga instrumentong pang-agham sa ibabaw nito. Noong 1986, dalawang sasakyang pangkalawakan ng Sobyet, Vega 1 at Vega 2, ang malapit na nagsuri sa Halley's Comet, na lumalapit sa Araw minsan sa bawat 76 na taon.

Jet propulsion "Intercontinental missile"
Ang sangkatauhan ay palaging pinangarap na maglakbay sa kalawakan. Ang mga manunulat - mga manunulat ng science fiction, mga siyentipiko, mga nangangarap - nagmungkahi ng iba't ibang paraan upang makamit ang layuning ito. Ngunit sa loob ng maraming siglo, wala ni isang siyentipiko o manunulat ng science fiction ang nakaimbento ng tanging paraan na magagamit ng isang tao kung saan maaaring madaig ng isa ang puwersa ng grabidad at lumipad sa kalawakan. Si K. E. Tsiolkovsky ang nagtatag ng teorya ng paglipad sa kalawakan.
Sa kauna-unahang pagkakataon, ang pangarap at hangarin ng maraming tao ay inilapit sa katotohanan ng siyentipikong Ruso na si Konstantin Eduardovich Tsiolkovsky (1857-1935), na nagpakita na ang tanging aparato na may kakayahang pagtagumpayan ang gravity ay isang rocket, sa unang pagkakataon ay ipinakita niya. siyentipikong ebidensya ng posibilidad ng paggamit ng rocket para sa mga paglipad papunta sa kalawakan , lampas sa kapaligiran ng Earth at sa iba pang mga planeta solar system. Tinawag ni Tsoilkovsky ang isang rocket na isang aparato na may jet engine na gumagamit ng gasolina at oxidizer dito.
Tulad ng alam mo mula sa isang kurso sa pisika, ang isang putok mula sa isang baril ay sinamahan ng pag-urong. Ayon sa mga batas ni Newton, ang isang bala at isang baril ay lilipad sa magkaibang direksyon sa parehong bilis kung sila ay may parehong masa. Ang pinalabas na masa ng mga gas ay lumilikha ng isang reaktibong puwersa, salamat sa kung saan ang paggalaw ay maaaring matiyak, kapwa sa hangin at sa walang hangin na espasyo, at sa gayon ay nangyayari ang pag-urong. Kung mas malaki ang puwersa ng pag-urong na nararamdaman ng ating balikat, mas malaki ang masa at bilis ng mga tumatakas na mga gas, at, samakatuwid, mas malakas ang reaksyon ng baril, mas malaki ang reaktibong puwersa. Ang mga phenomena na ito ay ipinaliwanag ng batas ng konserbasyon ng momentum:
ang vector (geometric) na kabuuan ng mga impulses ng mga katawan na bumubuo sa isang saradong sistema ay nananatiling pare-pareho para sa anumang mga paggalaw at pakikipag-ugnayan ng mga katawan ng system.
Ang ipinakita na formula ng Tsiolkovsky ay ang pundasyon kung saan nakabatay ang buong pagkalkula ng mga modernong missile. Ang numero ng Tsiolkovsky ay ang ratio ng masa ng gasolina sa masa ng rocket sa pagtatapos ng operasyon ng engine - sa bigat ng walang laman na rocket.
Kaya, nalaman namin na ang maximum na maabot na bilis ng rocket ay pangunahing nakasalalay sa bilis ng daloy ng gas mula sa nozzle. At ang daloy ng rate ng mga nozzle gas, sa turn, ay depende sa uri ng gasolina at ang temperatura ng gas jet. Nangangahulugan ito na mas mataas ang temperatura, mas malaki ang bilis. Pagkatapos para sa isang tunay na rocket kailangan mong piliin ang pinaka mataas na calorie na gasolina na gumagawa ng pinakamalaking halaga ng init. Ipinapakita ng formula na, bukod sa iba pang mga bagay, ang bilis ng rocket ay nakasalalay sa paunang at panghuling masa ng rocket, sa kung anong bahagi ng bigat nito ang gasolina, at kung anong bahagi ang walang silbi (mula sa punto ng view ng bilis ng paglipad) istruktura: katawan, mekanismo, atbp. d.
Ang pangunahing konklusyon mula sa pormula ng Tsiolkovsky na ito para sa pagtukoy ng bilis ng isang space rocket ay na sa walang hangin na espasyo ang rocket ay bubuo ng mas malaki ang bilis, mas malaki ang bilis ng pag-agos ng gas at ang mas malaking bilang Tsiolkovsky.

"Pisikal na batayan ng pagpapatakbo ng jet engine"
Ang mga modernong makapangyarihang jet engine ng iba't ibang uri ay batay sa prinsipyo ng direktang reaksyon, i.e. ang prinsipyo ng paglikha ng isang puwersang nagtutulak (o thrust) sa anyo ng isang reaksyon (recoil) ng isang stream ng "gumaganang substance" na dumadaloy mula sa makina, kadalasang mainit na mga gas. Sa lahat ng mga makina mayroong dalawang proseso ng conversion ng enerhiya. Una, ang kemikal na enerhiya ng gasolina ay binago sa thermal energy ng mga produkto ng pagkasunog, at pagkatapos ay ang thermal energy ay ginagamit upang magsagawa ng mekanikal na gawain. Kasama sa mga naturang makina ang mga piston engine ng mga kotse, diesel locomotives, steam at gas turbine ng mga power plant, atbp. Matapos mabuo ang mga mainit na gas na naglalaman ng malaking thermal energy sa heat engine, ang enerhiya na ito ay dapat ma-convert sa mekanikal na enerhiya. Pagkatapos ng lahat, ang mga makina ay nagsisilbi upang magsagawa ng mekanikal na gawain, upang "ilipat" ang isang bagay, upang maisagawa ito, hindi mahalaga kung ito ay isang dynamo, kung hihilingin na dagdagan ng mga guhit ng isang planta ng kuryente, isang diesel lokomotibo, isang kotse o isang eroplano. Upang ang thermal energy ng mga gas ay mabago sa mekanikal na enerhiya, ang kanilang dami ay dapat tumaas. Sa ganitong pagpapalawak, ang mga gas ay gumaganap ng trabaho, na kumukonsumo ng kanilang panloob at thermal energy.
Ang jet nozzle ay maaaring magkaroon ng iba't ibang mga hugis, at, bukod dito, iba't ibang mga disenyo depende sa uri ng engine. Ang pangunahing bagay ay ang bilis kung saan ang mga gas ay dumadaloy sa labas ng makina. Kung ang bilis ng pag-agos na ito ay hindi lalampas sa bilis ng pagpapalaganap ng mga sound wave sa mga umaagos na gas, kung gayon ang nozzle ay isang simpleng cylindrical o tapered na seksyon ng pipe. Kung ang bilis ng pag-agos ay dapat lumampas sa bilis ng tunog, kung gayon ang nozzle ay hugis tulad ng isang lumalawak na tubo o unang nagpapaliit at pagkatapos ay lumalawak (Lavl nozzle). Tanging sa isang tubo na may ganitong hugis, gaya ng ipinapakita ng teorya at karanasan, ang gas ay maaaring mapabilis sa supersonic na bilis at makatawid sa "sound barrier."

"Pag-uuri ng mga jet engine at mga tampok ng kanilang paggamit"
Gayunpaman, ang makapangyarihang punong ito, ang prinsipyo ng direktang reaksyon, ay nagsilang ng isang malaking korona ng "puno ng pamilya" ng pamilya ng jet engine. Upang makilala ang mga pangunahing sanga ng korona nito, na kinoronahan ang "puno ng kahoy" ng direktang reaksyon. Sa lalong madaling panahon, tulad ng makikita mo mula sa larawan (tingnan sa ibaba), ang baul na ito ay nahahati sa dalawang bahagi, na parang nahati ng isang kidlat. Parehong pinalamutian ng makapangyarihang mga korona ang parehong bagong putot. Naganap ang dibisyong ito dahil ang lahat ng "chemical" jet engine ay nahahati sa dalawang klase depende sa kung gumagamit sila ng ambient air para sa kanilang operasyon o hindi.
Sa isang non-compressor engine ng isa pang uri, direct-flow, walang kahit na ito valve grid at ang presyon sa combustion chamber ay tumataas bilang resulta ng high-speed pressure, i.e. pagpreno sa paparating na daloy ng hangin na pumapasok sa makina habang lumilipad. Malinaw na ang naturang makina ay may kakayahang gumana lamang kapag ang sasakyang panghimpapawid ay lumilipad na sa isang sapat na mataas na bilis; hindi ito magkakaroon ng thrust kapag naka-park. Ngunit sa napakataas na bilis, 4-5 beses mas mataas na bilis tunog, ang isang ramjet engine ay nagkakaroon ng napakataas na thrust at kumokonsumo ng mas kaunting gasolina kaysa sa anumang iba pang "chemical" na jet engine sa ilalim ng mga kundisyong ito. Iyon ang dahilan kung bakit ramjet engine.
atbp.................

Kabilang sa mga dakilang teknikal at siyentipikong tagumpay noong ika-20 siglo, ang isa sa mga unang lugar ay walang alinlangan na kabilang sa rockets at jet propulsion theory. Ang mga taon ng Ikalawang Digmaang Pandaigdig (1941-1945) ay humantong sa isang hindi pangkaraniwang mabilis na pagpapabuti sa disenyo ng mga sasakyang pang-jet. Ang mga powder rocket ay muling lumitaw sa mga larangan ng digmaan, ngunit gumagamit ng mas mataas na calorie na walang usok na TNT powder ("Katyusha"). Ang airbreathing aircraft, unmanned aircraft na may pulsating airbreathing engine ("FAU-1"), at ballistic missiles na may saklaw na hanggang 300 km ("FAU-2") ay nilikha.

Ang rocketry ay nagiging isang napakahalaga at mabilis na lumalagong industriya. Ang pagbuo ng teorya ng paglipad ng jet ay isa sa pagpindot sa mga problema modernong pang-agham at teknolohikal na pag-unlad.

Malaki ang ginawa ni K. E. Tsiolkovsky para sa kaalaman mga batayan ng teorya ng rocket propulsion. Siya ang una sa kasaysayan ng agham na bumalangkas at nag-imbestiga sa problema ng pag-aaral ng mga rectilinear na paggalaw ng mga rocket batay sa mga batas. teoretikal na mekanika. Tulad ng ipinahiwatig namin, ang prinsipyo ng komunikasyon ng paggalaw, sa tulong ng mga puwersa ng reaksyon ng itinapon na mga particle, ay natanto ni Tsiolkovsky noong 1883, ngunit ang kanyang paglikha ng isang mathematically rigorous na teorya ng jet propulsion ay nagsimula noong pagtatapos ng ika-19 na siglo mga siglo.

Sa isa sa kanyang mga gawa, isinulat ni Tsiolkovsky: "Sa mahabang panahon ay tiningnan ko ang rocket, tulad ng iba: mula sa punto ng view ng entertainment at maliliit na aplikasyon. Hindi ko matandaan kung paano nangyari sa akin na gumawa ng mga kalkulasyon na may kaugnayan sa rocket. Tila sa akin na ang mga unang binhi ng pag-iisip ay itinanim ng sikat na mapangarapin na si Jules Verne; ginising nito ang gawain ng utak ko kilalang direksyon. Lumitaw ang mga pagnanasa, sa likod ng mga hangarin ay lumitaw ang aktibidad ng isip. ...Ang isang lumang piraso ng papel na may mga huling formula na may kaugnayan sa jet device ay minarkahan ng petsang Agosto 25, 1898.”

“...I never claimed to have a complete solution to the issue. Ang una ay hindi maiiwasang dumating: pag-iisip, pantasya, fairy tale. Sa likod ng mga ito ay nanggagaling ang siyentipikong pagkalkula. At sa huli, execution crowns naisip. Ang aking mga gawa tungkol sa paglalakbay sa kalawakan ay nabibilang sa gitnang yugto ng pagkamalikhain. Higit sa sinuman, naiintindihan ko ang kalaliman na naghihiwalay sa isang ideya mula sa pagpapatupad nito, dahil sa panahon ng aking buhay hindi ko lamang naisip at kinakalkula, ngunit naisakatuparan din, nagtatrabaho din sa aking mga kamay. Gayunpaman, imposibleng walang ideya: ang pagpapatupad ay nauuna sa pag-iisip, ang tumpak na pagkalkula ay nauuna sa pantasya.

Noong 1903, ang unang artikulo ni Konstantin Eduardovich sa teknolohiya ng rocket ay lumitaw sa journal Scientific Review, na tinawag na "Paggalugad ng mga espasyo sa mundo gamit ang mga instrumento ng rocket." Sa gawaing ito, sa batayan ng pinakasimpleng mga batas ng teoretikal na mekanika (ang batas ng konserbasyon ng momentum at ang batas ng independiyenteng pagkilos ng mga puwersa), ang teorya ng rocket flight ay ibinigay at ang posibilidad ng paggamit ng mga jet na sasakyan para sa mga interplanetary na komunikasyon ay napatunayan. (Paglikha pangkalahatang teorya ang paggalaw ng mga katawan na ang mga pagbabago sa masa sa panahon ng paggalaw ay pagmamay-ari ni Propesor I.V. Meshchersky (1859-1935)).

Ang ideya ng paggamit ng isang rocket upang malutas ang mga problemang pang-agham, ang paggamit ng mga jet engine upang lumikha ng paggalaw ng mga magarang interplanetary ship ay ganap na pagmamay-ari ng Tsiolkovsky. Siya ang nagtatag ng mga modernong liquid-propellant rockets mahabang hanay, isa sa mga creator bagong kabanata teoretikal na mekanika.

Ang mga klasikal na mekanika, na nag-aaral ng mga batas ng paggalaw at ekwilibriyo ng mga materyal na katawan, ay batay sa tatlong batas ng paggalaw, malinaw at mahigpit na binuo ng isang Ingles na siyentipiko noong 1687. Ang mga batas na ito ay ginamit ng maraming mananaliksik upang pag-aralan ang galaw ng mga katawan na ang masa ay hindi nagbabago sa panahon ng paggalaw. Ang mga napakahalagang kaso ng paggalaw ay isinasaalang-alang at isang mahusay na agham ang nilikha - ang mga mekanika ng mga katawan ng pare-pareho ang masa. Ang mga axiom ng mekanika ng mga katawan ng pare-pareho ang masa, o mga batas ng paggalaw ni Newton, ay isang paglalahat ng buong nakaraang pag-unlad ng mekanika. Sa kasalukuyan, ang mga pangunahing batas ng mekanikal na paggalaw ay itinakda sa lahat ng mga aklat-aralin sa pisika para sa mataas na paaralan. Bibigyan natin dito buod Ang mga batas ng paggalaw ni Newton, dahil ang susunod na hakbang sa agham, na naging posible na pag-aralan ang paggalaw ng mga rocket, ay karagdagang pag-unlad mga pamamaraan ng klasikal na mekanika.