Tulong sa Tele2, mga taripa, mga tanong

Jet propulsion sa kalikasan at teknolohiya

ABSTRAK SA PISIKA

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

Lumilitaw ang reaktibong puwersa nang walang anumang pakikipag-ugnayan sa mga panlabas na katawan.

Application ng jet propulsion sa kalikasan

Marami sa atin sa ating buhay ang nakilala habang lumalangoy sa dagat na may kasamang dikya. 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 sa paligid. Bilang karagdagan, ito ay kung paano gumagalaw ang dragonfly larvae at ilang uri ng marine plankton. At kadalasan ang kahusayan ng marine invertebrates kapag gumagamit ng jet propulsion ay mas mataas kaysa sa mga teknikal 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 jet ng tubig na inilabas mula sa shell sa panahon ng isang matalim na pag-compress 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 lateral slit at isang espesyal na funnel sa harap ng katawan, at pagkatapos ay masiglang itinapon 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 Salpa ay isang hayop sa dagat na may transparent na katawan; kapag gumagalaw, kumukuha ito ng tubig sa harap na pagbubukas, 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 salpa ay nagkontrata, ang buong katawan ay nagkontrata, at ang tubig ay itinutulak palabas sa likurang butas. Ang reaksyon ng umaagos na jet ay nagtutulak sa salpa pasulong.

Karamihan sa Interes kumakatawan sa squid jet engine. Ang pusit ay ang pinakamalaking invertebrate na naninirahan sa kalaliman ng karagatan. Nakarating na ang mga pusit pinakamataas na pagiging perpekto sa reaktibong nabigasyon. Mayroon pa silang katawan na may mga panlabas na anyo nito na kumokopya sa isang rocket (o, mas mabuti, ang isang rocket ay kinokopya ang isang pusit, dahil mayroon itong hindi mapag-aalinlanganang priyoridad sa bagay na ito). Kapag mabagal ang paggalaw, ang pusit ay gumagamit ng malaking palikpik na hugis diyamante, na pana-panahong yumuyuko. Para sa isang mabilis na paghagis, gumamit siya ng jet engine. Muscular tissue - ang mantle ay pumapalibot sa katawan ng mollusk mula sa lahat ng panig, ang dami ng cavity nito ay halos kalahati ng dami ng katawan ng pusit. Ang hayop ay sumisipsip ng tubig sa lukab ng mantle, at pagkatapos ay biglang naglalabas ng isang jet ng tubig sa pamamagitan ng isang makitid na nozzle at gumagalaw paatras nang napakabilis. Kasabay nito, ang lahat ng sampung galamay ng pusit ay nagtitipon sa isang buhol sa itaas ng ulo, at nakakakuha ito ng streamline na hugis. Ang nozzle ay nilagyan ng isang espesyal na balbula, at ang mga kalamnan ay maaaring i-on ito, binabago ang direksyon ng paggalaw. Ang makina ng pusit ay napakatipid, naaabot nito ang bilis na hanggang 60 - 70 km / h. (Ang ilang mga mananaliksik ay naniniwala na kahit na hanggang sa 150 km / h!) Ito ay hindi para sa wala na ang pusit ay tinatawag na isang "buhay na torpedo". Baluktot ang mga galamay na nakatiklop sa isang bundle sa kanan, kaliwa, pataas o pababa, ang pusit ay lumiliko sa isang direksyon o iba pa. Dahil ang naturang manibela, kung ihahambing 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. Isang matalim na pagliko ng manibela - at ang manlalangoy ay nagmamadaling pumasok reverse side. Ngayon ay binaluktot na niya ang dulo ng funnel pabalik at ngayon ay dumudulas muna ang ulo. Inikot niya ito sa kanan - at inihagis siya ng jet thrust sa kaliwa. Ngunit kapag kailangan mong lumangoy nang mabilis, ang funnel ay laging nakalabas mismo sa pagitan ng mga galamay, at ang pusit ay sumusugod sa kanyang buntot pasulong, tulad ng isang kanser na tatakbo - isang mananakbo na pinagkalooban ng liksi ng isang kabayo.

Kung hindi na kailangang magmadali, ang mga pusit at cuttlefish ay lumalangoy, umaalon ang kanilang mga palikpik - ang mga maliliit na alon ay dumadaloy sa kanila mula sa harap hanggang sa likod, at ang hayop ay maganda na dumudulas, paminsan-minsan ay itinutulak din ang sarili gamit ang isang jet ng tubig na itinapon mula sa ilalim ng mantle. Pagkatapos ay malinaw na nakikita ang mga indibidwal na shocks na natatanggap ng mollusk sa oras ng pagsabog ng mga water jet. Ang ilang cephalopod ay maaaring umabot sa bilis na hanggang limampu't limang kilometro kada oras. Tila walang gumawa ng mga direktang sukat, ngunit ito ay maaaring hatulan sa pamamagitan ng bilis at hanay ng mga lumilipad na pusit. At tulad, lumalabas, may mga talento sa mga kamag-anak ng mga octopus! Ang pinakamahusay na piloto sa mga mollusc ay ang squid stenoteuthis. Tinatawag ito ng mga mandaragat na Ingles - flying squid ("flying squid"). Ito ay isang maliit na hayop na kasing laki ng herring. Siya ay hinahabol ang mga isda nang napakabilis anupat madalas siyang tumalon mula sa tubig, na sumusugod sa ibabaw nito na parang palaso. Ginamit din 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 nahuhulog sa mga deck ng mga barkong dumadaan sa karagatan. Ang apat o limang metro ay hindi isang talaang taas kung saan ang mga pusit ay tumaas sa langit. Minsan sila ay lumilipad nang mas mataas.

Inilarawan ng English shellfish researcher na si Dr. Rees sa isang siyentipikong artikulo ang isang pusit (16 na sentimetro lamang ang haba), na, na lumipad sa isang patas na distansya sa himpapawid, ay nahulog sa tulay ng yate, na halos pitong metro sa itaas 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 tila lumubog pa sa bigat ng mga lumilipad na pusit na nahulog sa kubyerta nito. Ang mga pusit ay maaaring lumipad nang walang acceleration.

Ang mga pugita ay maaari ding lumipad. Nakita ng French naturalist na si Jean Verany ang isang ordinaryong octopus na bumilis sa isang aquarium at biglang tumalon palabas ng tubig pabalik. Inilarawan sa hangin ang isang arko na halos limang metro ang haba, bumalik siya sa aquarium. Ang pagkakaroon ng bilis para sa pagtalon, ang pugita ay lumipat hindi lamang dahil sa jet thrust, ngunit din sa paggaod na may mga galamay.
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 rushed sa biktima na may tulad na bilis na sa pelikula, kahit na kapag shooting sa pinaka mataas na bilis, laging lumalabas na mga pampadulas. Kaya, ang paghagis ay tumagal ng daan-daang segundo! Karaniwan ang mga octopus ay medyo mabagal lumangoy. Si Joseph Signl, na nag-aral ng octopus migration, ay kinakalkula na ang kalahating metrong octopus 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, pabalik, habang 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" sa kaunting pagpindot ay tumalbog sa tangkay, at ang isang malagkit na likido na may mga buto ay ibinuga nang may puwersa mula sa nabuong butas. Ang pipino mismo ay lumilipad sa kabaligtaran ng 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 ilang mabibigat na bato, kung gayon ang paghagis ng mga bato sa isang tiyak na direksyon ay maglilipat sa iyo sa kabilang direksyon. Ang parehong ay mangyayari sa outer space, ngunit jet engine ay ginagamit 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. Ang pag-urong ay nangyayari dahil ang itinapon na masa ng mga gas ay lumilikha ng isang reaktibong puwersa, dahil 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.

Ang paggamit ng jet propulsion sa teknolohiya

Sa loob ng maraming siglo, pinangarap ng sangkatauhan ang mga 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 mayroong isang kuwento Pranses na manunulat Cyrano de Bergerac tungkol sa paglipad sa buwan. Ang bayani ng kuwentong ito ay nakarating sa buwan sa isang kariton na bakal, kung saan palagi niyang inihagis ang isang malakas na magnet. Naakit sa kanya, ang bagon ay tumaas nang pataas at mas mataas sa ibabaw ng Earth hanggang sa umabot ito sa Buwan. At sinabi ni Baron Munchausen na umakyat siya sa buwan sa tangkay ng isang butil.

Sa pagtatapos ng unang milenyo AD, naimbento ng China pagpapaandar ng jet, na nagpapagana ng mga rocket - mga tubo ng kawayan na puno ng pulbura, ginamit din ang mga ito 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 idinisenyo para sa paglipad ng tao ay ang Russian revolutionary N.I. Kibalchich. Siya ay pinatay noong Abril 3, 1881 para sa pakikilahok sa pagtatangkang pagpatay kay Emperor Alexander II. Binuo niya ang kanyang proyekto sa bilangguan pagkatapos ng hatol 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 paniniwalang ito ay sumusuporta sa akin sa aking kahila-hilakbot na posisyon ... Kalmado kong haharapin ang kamatayan, alam 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 ating siglo ng siyentipikong Ruso na si Konstantin Eduardovich Tsiolkovsky. Noong 1903, isang artikulo ng isang guro ng Kaluga gymnasium K.E. Tsiolkovsky "Pagsasaliksik ng mga puwang sa mundo sa pamamagitan ng mga jet device". 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 scheme para sa isang likidong gasolina na rocket engine, iminungkahi ang isang multi-stage na disenyo ng rocket, at ipinahayag ang ideya ng posibilidad na lumikha ng buong mga lungsod sa kalawakan sa malapit sa Earth orbit. Ipinakita niya na ang tanging apparatus na may kakayahang pagtagumpayan ang grabidad ay isang rocket, i.e. isang apparatus na may jet engine gamit ang gasolina at isang oxidizer na matatagpuan sa apparatus mismo.

Jet engine- ito ay isang makina na nagko-convert ng kemikal na enerhiya ng gasolina sa kinetic energy ng gas jet, habang ang makina ay nakakakuha ng bilis sa kabaligtaran ng direksyon.

Ang ideya ng K.E. Tsiolkovsky ay isinagawa ng mga siyentipiko ng Sobyet sa ilalim ng gabay ng Academician na si Sergei Pavlovich Korolev. Ang unang artipisyal na Earth satellite sa kasaysayan ay inilunsad ng isang rocket sa Unyong Sobyet noong Oktubre 4, 1957.

Ang prinsipyo ng jet propulsion ay malawak praktikal na gamit sa aviation at astronautics. Sa kalawakan ay walang daluyan kung saan maaaring makipag-ugnayan ang katawan at sa gayon ay baguhin ang direksyon at modyul ng tulin nito, samakatuwid, para sa mga paglipad sa kalawakan tanging jet aircraft, i.e. rockets, ang maaaring gamitin.

Rocket device

Ang paggalaw ng rocket ay batay sa batas ng konserbasyon ng momentum. Kung sa isang punto ng oras ang isang katawan ay itinapon mula sa rocket, pagkatapos ay makakakuha ito ng parehong momentum, ngunit nakadirekta sa kabaligtaran ng direksyon.

Sa anumang rocket, anuman ang disenyo nito, palaging may shell at gasolina na may oxidizer. Ang rocket shell ay may kasamang payload (sa kasong ito, isang spacecraft), isang instrument compartment at isang makina (combustion chamber, pumps, atbp.).

Ang pangunahing masa ng rocket ay gasolina na may isang oxidizer (ang oxidizer ay kinakailangan upang panatilihing nasusunog ang gasolina, dahil walang oxygen sa espasyo).

Ang gasolina at oxidizer ay ibinobomba sa silid ng pagkasunog. Ang gasolina, nasusunog, ay nagiging gas na may mataas na temperatura at mataas na presyon. Dahil sa malaking pagkakaiba ng presyon sa silid ng pagkasunog at sa kalawakan, ang mga gas mula sa silid ng pagkasunog ay dumadaloy sa isang malakas na jet sa pamamagitan ng isang espesyal na hugis na kampana, na tinatawag na nozzle. Ang layunin ng nozzle ay upang mapataas ang bilis ng jet.

Bago ang paglulunsad ng rocket, ang momentum nito sero. Bilang resulta ng interaksyon ng gas sa combustion chamber at lahat ng iba pang bahagi ng rocket, ang gas na tumatakas sa nozzle ay tumatanggap ng ilang salpok. Pagkatapos ang rocket ay isang closed system, at ang kabuuang momentum nito ay dapat na katumbas ng zero pagkatapos ng paglunsad. Samakatuwid, ang shell ng rocket, anuman ang nasa loob nito, ay tumatanggap ng isang salpok na katumbas ng ganap na halaga sa salpok ng gas, ngunit kabaligtaran sa direksyon.

Ang pinaka-napakalaking bahagi ng rocket, na idinisenyo upang ilunsad at pabilisin ang buong rocket, ay tinatawag na unang yugto. Kapag ang unang napakalaking yugto ng isang multi-stage na rocket ay naubos ang lahat ng mga reserbang gasolina sa panahon ng acceleration, ito ay naghihiwalay. Ang karagdagang acceleration ay ipinagpapatuloy ng pangalawa, hindi gaanong napakalaking yugto, at sa bilis na dati nang nakamit sa tulong ng unang yugto, nagdaragdag ito ng higit pang bilis, at pagkatapos ay naghihiwalay. Ang ikatlong yugto ay patuloy na nagpapataas ng bilis nito sa kinakailangang halaga at naghahatid ng kargamento sa orbit.

Ang unang taong lumipad sa kalawakan ay isang mamamayan Uniong Sobyet Yuri Alekseyevich Gagarin. Abril 12, 1961 Umikot siya Lupa sa barko-satellite na "Vostok"

Ang mga rocket ng Sobyet ang unang nakarating sa Buwan, umikot sa Buwan at nakuhanan ng larawan ang hindi nakikitang bahagi nito mula sa Earth, ang unang nakarating sa planetang Venus at naghatid ng mga instrumentong pang-agham sa ibabaw nito. Noong 1986, pinag-aralan ng dalawang sasakyang pangkalawakan ng Sobyet na "Vega-1" at "Vega-2" ang Halley's Comet nang malapitan, na papalapit sa Araw isang beses bawat 76 na taon.

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 rocket ng pulbura ay muling lumitaw sa mga larangan ng digmaan, ngunit nasa mas mataas na calorie na walang usok na pulbura ng TNT ("Katyusha"). Sasakyang panghimpapawid na may air-jet engine, unmanned aircraft na may pulsed air-jet engine ("V-1") at ballistic missiles na may saklaw na hanggang 300 km ("V-2").

Ang teknolohiya ng rocket ay nagiging isang napakahalaga at mabilis na lumalagong sangay ng industriya. Ang pagbuo ng teorya ng paglipad ng mga sasakyang pang-jet ay isa sa mga isyu sa pagpindot modernong pang-agham at teknolohikal na pag-unlad.

K. E. Tsiolkovsky ay gumawa ng maraming para sa kaalaman mga batayan ng teorya ng rocket motion. Siya ang una sa kasaysayan ng agham na bumalangkas at nag-imbestiga sa problema ng pag-aaral ng mga rectilinear motions ng mga rocket batay sa mga batas. teoretikal na mekanika. Tulad ng aming itinuro, ang prinsipyo ng komunikasyon ng paggalaw sa tulong ng mga puwersa ng reaksyon ng mga ejected particle ay kinilala ni Tsiolkovsky noong 1883, ngunit ang kanyang paglikha ng isang mathematically rigorous theory ng jet propulsion ay tumutukoy sa huli XIX 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 maalala kung paano naisip kong gawin ang mga kalkulasyon na may kaugnayan sa rocket. Para sa akin, ang mga unang binhi ng pag-iisip ay itinanim ng sikat na visionary na si Jules Verne; ginising niya ang gawa ng utak ko kilalang direksyon. Lumitaw ang mga pagnanasa, sa likod ng mga hangarin ay lumitaw ang aktibidad ng isip. ... Ang lumang sheet na may mga huling formula na nauugnay sa jet device ay minarkahan ng petsa ng Agosto 25, 1898.

“... I never claimed to have a complete solution of the issue. Unang hindi maiiwasang dumating: kaisipan, pantasya, fairy tale. Sinusundan sila ng siyentipikong pagkalkula. At sa huli, ang execution ang pumuno sa pag-iisip. Ang aking trabaho sa paglalakbay sa kalawakan ay kabilang sa gitnang yugto ng pagkamalikhain. Higit sa sinuman, naiintindihan ko ang kailaliman 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 hindi isang ideya: ang pagpapatupad ay nauuna sa isang pag-iisip, ang isang eksaktong pagkalkula ay isang pantasya.

Noong 1903, inilathala ng journal na "Scientific Review" ang unang artikulo ni Konstantin Eduardovich sa rocketry, na tinawag na "The study of world spaces by jet devices." 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), isang teorya ng rocket flight ang ibinigay at ang posibilidad ng paggamit ng mga jet na sasakyan para sa interplanetary na komunikasyon ay napatunayan. (Paglikha pangkalahatang teorya paggalaw ng mga katawan, ang masa kung saan nagbabago sa proseso ng paggalaw, ay pagmamay-ari ni Propesor I. V. Meshchersky (1859-1935)).

Ang ideya ng paggamit ng isang rocket upang malutas mga suliraning pang-agham, ang paggamit ng mga jet engine upang lumikha ng paggalaw ng mga engrande na interplanetary ship ay ganap na pagmamay-ari ng Tsiolkovsky. Siya ang nagtatag ng mga modernong likidong rocket. mahabang hanay, isa sa mga tagalikha 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. Napakahalaga ng mga kaso ng paggalaw ay isinasaalang-alang at isang mahusay na agham ay 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 lahat ng nakaraang mga pag-unlad sa 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 isang karagdagang pag-unlad ng mga pamamaraan ng klasikal na mekanika.

Ang mga multiton ay pumailanglang sa kalangitan mga sasakyang pangkalawakan, at sa tubig dagat transparent, gelatinous jellyfish, cuttlefish at octopus deftly maneuver - ano ang pagkakapareho nila? Ito ay lumiliko na sa parehong mga kaso, ang prinsipyo ng jet propulsion ay ginagamit upang ilipat. Ito ang paksang ito na nakatuon sa ating artikulo ngayon.

Tingnan natin ang kasaysayan

Karamihan Ang unang maaasahang impormasyon tungkol sa mga rocket ay nagsimula noong ika-13 siglo. Ang mga ito ay ginamit ng mga Indian, Intsik, Arabo at Europeo sa mga operasyong pangkombat bilang mga sandata ng militar at signal. Pagkatapos ay sumunod na mga siglo ng halos kumpletong pagkalimot sa mga device na ito.

Sa Russia, ang ideya ng paggamit ng isang jet engine ay nabuhay muli salamat sa gawain ng rebolusyonaryong Narodnaya Volya na si Nikolai Kibalchich. Nakaupo sa mga maharlikang piitan, binuo niya ang proyekto ng Russia ng isang jet engine at isang sasakyang panghimpapawid para sa mga tao. Kibalchich ay pinaandar, at ang kanyang proyekto mahabang taon nagtitipon ng alikabok sa archive ng tsarist secret police.

Ang mga pangunahing ideya, mga guhit at mga kalkulasyon ng talentadong ito at matapang na lalaki nakuha karagdagang pag-unlad sa mga gawa ni K. E. Tsiolkovsky, na iminungkahi na gamitin ang mga ito para sa mga komunikasyon sa pagitan ng planeta. Mula 1903 hanggang 1914, naglathala siya ng ilang mga gawa, kung saan nakakumbinsi niyang pinatunayan ang posibilidad ng paggamit ng jet propulsion para sa paggalugad sa kalawakan at pinatutunayan ang pagiging posible ng paggamit ng mga multi-stage na rocket.

Maraming mga siyentipikong pag-unlad ng Tsiolkovsky ang ginagamit pa rin sa rocket science.

biological missiles

Paano ito nangyari ang ideya ng paglipat sa pamamagitan ng pagtulak sa iyong sariling jet stream? Marahil, malapit na pinapanood ang buhay sa dagat, napansin ng mga naninirahan sa mga coastal zone kung paano ito nangyayari sa mundo ng hayop.

Halimbawa, scallop gumagalaw dahil sa reaktibong puwersa ng water jet na inilabas mula sa shell sa panahon ng mabilis na pag-compress ng mga balbula nito. Ngunit hinding-hindi siya makakasabay sa pinakamabilis na manlalangoy - mga pusit.

Ang kanilang mga hugis rocket na katawan ay sumusugod sa buntot, na nagtatapon ng nakaimbak na tubig mula sa isang espesyal na funnel. kumilos ayon sa parehong prinsipyo, pinipiga ang tubig sa pamamagitan ng pagkontrata ng kanilang transparent na simboryo.

Pinagkalooban ng kalikasan ang isang "jet engine" at isang halaman na tinatawag "pumulandit na pipino". Kapag ang mga bunga nito ay ganap nang hinog, bilang tugon sa kaunting pagpindot, naglalabas ito ng gluten na may mga buto. Ang fetus mismo ay itinapon sa kabaligtaran na direksyon sa layo na hanggang 12 m!

Hindi alam ni marine life o mga halaman ang mga pisikal na batas na pinagbabatayan ng ganitong paraan ng paggalaw. Susubukan naming malaman ito.

Mga pisikal na pundasyon ng prinsipyo ng jet propulsion

Magsimula tayo sa isang simpleng eksperimento. Palakihin ang isang bola ng goma at, nang walang pagtali, papakawalan natin sa libreng paglipad. Ang mabilis na paggalaw ng bola ay magpapatuloy hangga't ang daloy ng hangin na dumadaloy mula dito ay sapat na malakas.

Upang ipaliwanag ang mga resulta ng karanasang ito, dapat tayong bumaling sa ikatlong batas, na nagsasaad na ang dalawang katawan ay nakikipag-ugnayan sa mga puwersa na pantay sa magnitude at magkasalungat sa direksyon. Samakatuwid, ang puwersa kung saan kumikilos ang bola sa mga jet ng hangin na tumatakas mula dito ay katumbas ng puwersa kung saan tinataboy ng hangin ang bola mula sa sarili nito.

Ilipat natin ang pangangatwiran na ito sa rocket. Ang mga aparatong ito sa napakabilis na bilis ay nagtatapon ng ilan sa kanilang masa, bilang isang resulta kung saan sila mismo ay tumatanggap ng acceleration sa kabaligtaran na direksyon.

Mula sa physics point of view, ito ang proseso ay malinaw na ipinaliwanag ng batas ng konserbasyon ng momentum. Ang momentum ay ang produkto ng masa ng katawan at ang tulin nito (mv) Habang ang rocket ay nakapahinga, ang tulin at momentum nito ay zero. Kung ang isang jet stream ay pinalabas mula dito, kung gayon ang natitirang bahagi, ayon sa batas ng konserbasyon ng momentum, ay dapat makakuha ng ganoong bilis na ang kabuuang momentum ay katumbas pa rin ng zero.

Tingnan natin ang mga formula:

m g v g + m p v p =0;

m g v g \u003d - m p v p,

saan m g v g ang momentum na nilikha ng jet ng mga gas, m p v p ang momentum na natanggap ng rocket.

Ang minus sign ay nagpapakita na ang direksyon ng paggalaw ng rocket at ang jet stream ay kabaligtaran.

Ang aparato at prinsipyo ng pagpapatakbo ng isang jet engine

Sa teknolohiya, ang mga jet engine ay nagtutulak ng sasakyang panghimpapawid, mga rocket, at naglalagay ng spacecraft sa orbit. Depende sa layunin, mayroon silang ibang device. Ngunit ang bawat isa sa kanila ay may supply ng gasolina, isang silid para sa pagkasunog nito at isang nozzle na nagpapabilis sa jet stream.

Ang mga interplanetary automatic station ay nilagyan din ng instrument compartment at mga cabin na may life support system para sa mga astronaut.

Ang mga modernong space rocket ay kumplikado, multi-stage na sasakyang panghimpapawid na ginagamit pinakabagong mga nagawa pag-iisip ng engineering. Pagkatapos ng paglulunsad, ang gasolina sa mas mababang yugto ay nasusunog muna, pagkatapos nito ay humihiwalay mula sa rocket, binabawasan ang kabuuang masa nito at pinapataas ang bilis nito.

Pagkatapos ang gasolina ay natupok sa ikalawang yugto, at iba pa. Sa wakas, ang sasakyang panghimpapawid ay dinadala sa isang partikular na tilapon at sinimulan ang independiyenteng paglipad nito.

Mangarap tayo ng kaunti

Ang dakilang mapangarapin at siyentipiko na si K. E. Tsiolkovsky ay nagbigay sa mga susunod na henerasyon ng kumpiyansa na ang mga jet engine ay magpapahintulot sa sangkatauhan na lumabas sa atmospera ng lupa at sumugod sa kalawakan. Nagkatotoo ang kanyang hula. Ang buwan, at maging ang mga malalayong kometa, ay matagumpay na ginalugad ng spacecraft.

Sa astronautics, ginagamit ang mga likidong propellant na makina. Ang paggamit ng mga produktong petrolyo bilang gasolina, ngunit ang mga bilis na maaaring makuha sa kanilang tulong ay hindi sapat para sa napakahabang flight.

Marahil kayo, aming mahal na mga mambabasa, ay masasaksihan ang mga paglipad ng mga taga-lupa patungo sa ibang mga kalawakan sa mga sasakyang may nuclear, thermonuclear o ion jet engine.

Kung ang mensaheng ito ay kapaki-pakinabang sa iyo, ikalulugod kong makita ka

Ang phenomenon ng recoil, jet propulsion, ang formula ng Meshchersky, Tsiolkovsky.

Ang phenomenon ng recoil ay sinusunod kapag ang katawan ay nasa ilalim ng impluwensya ng panloob na pwersa nahahati sa dalawang bahagi, lumilipad hiwalay sa isa't isa.
 Simpleng halimbawa: ang mga gas ng pulbura ay naglalabas ng projectile mula sa baril ng baril. Ang projectile ay lumilipad sa isang direksyon, at ang baril, kung hindi ito maayos, ay gumulong pabalik - ito ay nakaranas ng pag-urong. Bago pumutok ang baril, mayroon kaming "katawan" na binubuo ng baril mismo at ang projectile sa loob ng bariles. Nagkaroon ng "disintegration" ng orihinal na katawan - sa ilalim ng impluwensya ng mga panloob na pwersa, ito ay "naghiwa-hiwalay" sa dalawang bahagi (isang baril at isang projectile), na gumagalaw nang nakapag-iisa.
 Isipin ang sumusunod na larawan. nakatayo sa madulas na yelo ang isang tao ay naghahagis ng bato sa isang tiyak na direksyon. Ang pagkakaroon ng nakaranas ng pag-urong, ang isang tao ay magsisimulang mag-slide sa yelo sa kabaligtaran na direksyon.
Ang "katawan" ng isang tao + isang bato, sa ilalim ng pagkilos ng muscular effort ng isang tao, "nahati" sa dalawang bahagi - sa isang tao at isang bato. Tandaan na ang taong may bato ay inilagay sa madulas na yelo upang makabuluhang bawasan ang puwersa ng friction at harapin ang isang sitwasyon kung saan ang kabuuan ng mga panlabas na pwersa ay malapit sa zero at tanging mga panloob na pwersa ang gumagana - ang tao ay kumikilos sa bato sa pamamagitan ng paghagis nito , at ang bato ay kumikilos ayon sa ikatlong batas ni Newton bawat tao. Bilang isang resulta, ang phenomenon ng recoil ay sinusunod.
Ang hindi pangkaraniwang bagay na ito ay maaaring ipaliwanag gamit ang batas ng konserbasyon ng momentum. Pag-abstract mula sa anumang sitwasyon sa buhay, isaalang-alang ang dalawang katawan na may masa m 1 at m2, nagpapahinga na may kaugnayan sa ilang inertial frame of reference (hayaan itong ang Earth). Ipagpalagay namin na ang pagkilos sa katawan mula sa mga panlabas na puwersa ay maaaring mapabayaan. Ipagpalagay natin na bilang isang resulta ng pagkilos ng mga panloob na pwersa, ang sistema ay nagkawatak-watak - isang katawan ng masa m 1 nakakuha ng bilis v1, at ang bigat ng katawan m2− bilis v2. Bago ang pagkabulok, ang momentum ng system ay zero ( p = 0); pagkatapos ng pagkabulok, maaari itong ilarawan bilang

Ito ay sumusunod mula sa batas ng konserbasyon ng momentum na

Mula dito nakukuha natin ang:

Tulad ng inaasahan, ang mga vectors v1 at v2 itinuro sa tapat. Kung, halimbawa, v1 ay ang bilis kung saan ang isang tao sa yelo ay naghagis ng isang bato ng masa m 1, pagkatapos v2− ang bilis ng isang tao na may masa m2 na kanyang nakuha bilang resulta ng pagkakaloob. Bilang m 1<< m 2 , pagkatapos ay sumusunod mula sa (1) iyon

Ngayon ipagpalagay na ang isang grupo ng mga katawan na may masa M at m gumagalaw nang pare-pareho at rectilinearly na may bilis na nauugnay sa isang nakapirming (inertial) na frame ng sanggunian. Bilang resulta ng pagkilos ng mga panloob na pwersa (ang kanilang kalikasan ay hindi mahalaga sa kasong ito), ang bundle ay nasira; katawan na may masa m nakakakuha ng bilis u may kaugnayan sa isang katawan na may masa M, upang ang bilis nito na nauugnay sa nakapirming reference frame ay lumabas na katumbas ng

Ang bilis ng isang katawan na may masa M sa frame of reference na ito ay kinakatawan namin bilang

Isinasaalang-alang ang sistema ng mga katawan bilang sarado, ginagamit namin ang batas ng konserbasyon ng momentum, ayon sa kung saan

Pagkatapos buksan ang mga bracket at paikliin ang magkatulad na termino, nakuha namin ang kaugnayan

Mula sa (2) makikita na ang mga direksyon ng mga vectors v1 at u ay kabaligtaran.
Ang isang kawili-wiling espesyal na kaso ay kapag ang vector ay nakadirekta patungo sa vector v. Sa kasong ito, ang masa ng katawan M ay patuloy na lilipat sa direksyon ng vector pagkatapos masira ang bundle v, habang ang modulus ng bilis nito ay tataas dahil sa pag-urong at magiging katumbas ng v+um/M.
Mula sa phenomenon ng recoil, magpatuloy tayo sa pagsasaalang-alang ng jet propulsion gamit ang halimbawa ng rocket motion. Sa pinaka-pangkalahatang mga termino, ang kilusang ito ay ipinaliwanag nang simple. Sa panahon ng pagkasunog ng gasolina, ang mga gas ay tumakas mula sa rocket nozzle sa napakataas na bilis. Dahil sa pag-urong, ang rocket ay gumagalaw sa direksyon na kabaligtaran sa direksyon ng pag-agos ng mga gas mula sa nozzle.
Tukuyin sa pamamagitan ng v ang bilis ng rocket na may kaugnayan sa Earth sa isang punto ng oras t. bilis ng rocket sa ngayon t + Δt tukuyin ng v + Δv. Ang pagbabago sa bilis ng rocket ay naganap bilang isang resulta ng katotohanan na ang isang masa ng gas ay inilabas mula dito ∆M sa bilis u kaugnay ng rocket. Bilis u ay tinatawag na outflow rate. Sa pagtatapos ng yugto ng panahon Δt ang masa ng rocket, kasama ang gasolina, ay nabawasan ng ∆M. Gap Δt Ipinapalagay namin na ito ay sapat na maliit upang maaari naming ipalagay na ang masa ng rocket na may gasolina ay pare-pareho sa isang naibigay na pagitan at sa dulo nito ay biglang nagbabago bilang isang resulta ng isang agarang pagbuga ng isang masa ng gas ∆M(pagkatapos ay papasa tayo sa limitasyon sa ∆t → 0 at sa gayon ay palitan ang impulsive emission ng mga gas sa pamamagitan ng kanilang tuluy-tuloy na pag-agos mula sa rocket nozzle). Kung ang masa ng rocket na may gasolina sa ngayon t ay katumbas ng M, pagkatapos sa sandaling ito t + Δt ito ay magiging pantay M − ∆M.
Kaya sa sandaling panahon t mayroong isang rocket na may gasolina na may masa M at bilis na may kaugnayan sa lupa. Sa sandaling ito t + Δt meron, Una sa lahat, isang propellant-laden rocket na may masa M − ∆M at bilis v + Δv kamag-anak sa lupa, at Pangalawa, isang bahagi ng gas na may masa ∆M at bilis v+u kamag-anak sa lupa. Ang pagpapabaya sa pakikipag-ugnayan ng rocket sa mga panlabas na katawan, ginagamit namin ang batas ng konserbasyon ng momentum at sumulat:

Ang pagpapalawak ng mga bracket, nakukuha namin

Mga likhang sining MV, pati na rin ang ΔMv ay lumiliit. trabaho ∆M∆v maaaring mapabayaan, dahil ang dalawang maliit na dami ay pinarami dito; gaya ng nakaugalian na sabihin, ang naturang produkto ay isang dami ng pangalawang order ng kaliitan. Bilang resulta, ang kaugnayan (4) ay binago sa anyo (ihambing sa (3)):

Hinahati namin ang magkabilang panig ng pagkakapantay-pantay na ito sa pamamagitan ng Δt; nakukuha natin

Isinasaalang-alang namin iyon

at pagkatapos ay pumasa tayo sa parehong bahagi ng pagkakapantay-pantay (5) sa limitasyon sa ∆t → 0.

limitasyon

ay ang instant acceleration ng rocket.
ang halaga ∆M/dt Tawagin natin itong average sa loob ng isang yugto ng panahon. Δt pagkonsumo ng gasolina. Halaga

agarang pagkonsumo ng gasolina para sa isang punto sa oras t. Kung isasaalang-alang ang mga pahayag na ginawa, (6) ang kumuha ng form

Pagpapabilis a(t) dulot ng puwersa

na tinatawag na reactive force. Ito ay proporsyonal sa pagkonsumo ng gasolina at bilis ng pag-agos ng gas at nakadirekta sa tapat ng bilis ng pag-agos.
Kung ang isang lumilipad na rocket ay apektado, bilang karagdagan sa reaktibong puwersa F p (t), ilang panlabas na puwersa F(t), pagkatapos ang kaugnayan (7) ay sumusunod
palitan ng ratio:

Ang kaugnayang ito ay isang paglalahat ng ikalawang batas ni Newton para sa paggalaw ng isang katawan ng variable na masa. Tinawag itong Meshchersky formula (pagkatapos ng Russian scientist na si Ivan Vsevolodovich Meshchersky, na nag-aral ng mekanika ng mga katawan ng variable na masa).

 Derivation ng formula(formula ni Tsiolkovsky), nag-uugnay sa masa at bilis ng rocket.
Ipagpalagay natin na ang gasolina ay nasusunog sa magkahiwalay na bahagi na may masa ∆M = M/N, saan M ay ang masa ng rocket bago ang pagbuga ng isang bahagi ∆M, a N ay isang sapat na malaking bilang. Pagkatapos ng pagkasunog ng unang bahagi, ang masa ng rocket ay magiging katumbas ng

Pagkatapos ng pagkasunog ng ikalawang bahagi, ang masa ay muling bababa ng (1/N)-u bahagi, ngunit mula na sa misa M1, at nagiging katumbas ng


Ang pagtatalo sa parehong paraan sa karagdagang, nakita namin ang masa ng rocket pagkatapos ng pagkasunog nth mga bahagi

Isaalang-alang natin ngayon kung paano nagbabago ang bilis ng rocket sa kasong ito. Sa rate ng pag-agos ng mga produkto ng pagkasunog katumbas ng u, timbang ∆M pinapawi ang momentum ∆p = u∆M. Alinsunod sa batas ng konserbasyon ng momentum, ang rocket ay makakatanggap ng parehong magnitude ngunit salungat na direksyon ng salpok, bilang isang resulta kung saan ang bilis nito ay tataas ng

Kaya, kung sa una ang rocket ay nagpapahinga, pagkatapos ay pagkatapos ng pagkasunog ng unang bahagi na may masa ΔM 1 = M 0 /N, na nagkaroon ng salpok Δp 1 = M 0 u/N, ang bilis ng rocket ay magiging katumbas ng

Pagkatapos ng pagkasunog ng pangalawang bahagi ng masa ng gasolina ∆M 2 = M 1 /N, na nag-alis ng momentum Δp 2 /(M 1 − M 1 /N) at magiging

Sa pagpapatuloy ng pangangatuwiran, nakuha namin ang bilis ng rocket pagkatapos ng pagkasunog nth mga serving:

Pagkatapos ay ang masa ng rocket na umabot sa bilis v

index n tinanggal dito at sa ibaba, dahil hindi na ito kailangan.
Sa katunayan, ang gasolina sa rocket ay hindi nasusunog sa magkahiwalay na bahagi, ngunit patuloy. Upang makapasa sa isang formula na mas wastong naglalarawan sa totoong kaso, kailangan nating isaalang-alang N isang napakalaking bilang. Sa kasong ito, ang yunit sa exponent ng huling expression ay maaaring mapabayaan, pagkatapos nito ay kukuha ito ng form


o may walang limitasyong pagtaas N

Ang formula na ito ay hinango K.E. Tsiolkovsky at taglay ang kanyang pangalan. Malinaw na ipinapakita nito na ang rocket ay maaaring maabot ang mataas na bilis, ngunit ang natitirang masa ay magiging mas mababa kaysa sa orihinal.

 Gawain 1
Mula sa isang rocket ng masa M gumagalaw ng mabilis v, ang isang bahagi ng gasolina ay inilabas m sa bilis u tungkol sa rocket. Ano ang magiging bilis ng rocket? Ano ang bilis ng rocket pagkatapos ng pagbuga? ika-2, ika-3, k servings?

Desisyon

Ginagamit namin ang batas ng konserbasyon ng momentum. Mas maginhawang isulat ito sa isang frame of reference na gumagalaw sa paunang bilis ng rocket v(dahil ang fuel ejection velocity u ay ibinibigay na may kaugnayan sa rocket). Sa projection sa direksyon ng paggalaw ng rocket, nakukuha namin

saan ang bilis ng rocket

Sa isang nakapirming frame ng sanggunian, ang bilis ng rocket pagkatapos ng pagbuga ng unang bahagi ng gasolina ay modulo

Ang pagbuga ng pangalawang bahagi ng gasolina ay isasaalang-alang sa isang sistemang gumagalaw nang mabilis v1. Mula sa batas ng konserbasyon ng momentum na mayroon tayo

at sa isang nakapirming sistema


Pagkatapos k emissions rocket bilis ay magiging katumbas ng

Para sa paghahambing, nakita din natin ang bilis ng rocket v k / na may isang beses na paglabas ng gasolina na may masa k m sa parehong bilis u tungkol sa rocket.
Upang gawin ito, ginagamit namin ang batas ng konserbasyon ng momentum, isulat lamang ito kaagad na may paggalang sa isang nakapirming frame ng sanggunian:

saan

Madaling makita iyon v k / > v k. Ang resulta na ito ay nauugnay sa pag-aakalang ang bilis ng pagbuga ng gasolina mula sa isang rocket sa isang nakapirming frame ng sanggunian ay pare-pareho at katumbas ng v − u. Sa katotohanan, habang bumibilis ang rocket, bumababa ang bilis ng pagbuga ng propellant (patuloy na bilis ng pagbuga na may kaugnayan sa rocket). Kaya ang unang formula para sa v k mas tumpak na naglalarawan sa totoong sitwasyon.

 Gawain 2
Ang rocket bago ilunsad ay may masa m 0 \u003d 120 kg. Sa anong taas ang magiging rocket t = 15 s pagkatapos ng pagsisimula ng mga makina nito? Kalkulahin ang pagkonsumo ng gasolina μ = 4 kg/s at ang bilis ng pag-agos ng mga gas na may kaugnayan sa rocket u = 1000 m/s permanente. 1) Isaalang-alang ang gravitational field ng Earth na homogenous, 2) Isaalang-alang ang gravitational field ng Earth na inhomogeneous.

Desisyon

1) Axis z nakadirekta patayo pataas
Isulat natin ang Meshchersky equation sa homogenous na gravitational field ng Earth sa anyo

saan m = m0 − μt, a v0− bilis ng rocket sa oras t. Ang paghihiwalay ng mga variable, makuha namin ang equation

Ang solusyon ng equation na ito na nakakatugon sa paunang kondisyon v0 = 0 sa t = 0, ay may anyo

Paghiwalayin muli ang mga variable at isinasaalang-alang iyon paunang kondisyon z0 = 0 sa t = 0, nahanap namin

Ang pagpapalit sa mga numerical na halaga, makukuha natin iyon 15 s pagkatapos ng paglunsad, ang rocket ay nasa taas na humigit-kumulang 3500 m, habang may bilis 540 m/s.

2) Isaalang-alang natin ang pangyayari na ang inhomogeneity ng gravitational field ng Earth sa mga itinuturing na taas ay maliit. Samakatuwid, upang kalkulahin ang paggalaw sa kasong ito, ito ay maginhawa upang ilapat ang paraan ng sunud-sunod na mga pagtatantya.
Hayaan R− radius ng Earth. Kinakatawan namin ang gravitational force sa anyo

saan M ay ang masa ng Earth, λ = z/R<< 1 .
Kapag ang isang rocket ay gumagalaw sa isang hindi magkakatulad na larangan, na may ibinigay na batas ng pagbabago sa masa nito, ang bilis ng rocket ay maaaring katawanin bilang isang kabuuan: v = v 0 + v /, saan v/<< v 0 . Katulad nito, nagsusulat kami z = z 0 + z /, saan z /<< z 0 . Ang pagpapalit ng mga ekspresyong ito para sa v, z at F sa Meshchersky equation, nakita namin

Sa resultang equation, iniiwan lamang namin ang mga tuntunin ng unang pagkakasunud-sunod ng kaliitan, na itinatapon ang huling termino sa kanang bahagi (ang hindi maliliit na termino ay nagdaragdag ng hanggang zero). Dumating tayo sa equation

saan z0 tinukoy ng formula (2). Ngayon ay madaling paghiwalayin ang mga variable at hanapin

Ang spinner na ito ay maaaring tawaging unang steam jet turbine sa mundo.

rocket ng China

Mas maaga pa, maraming taon bago nag-imbento rin si Heron of Alexandria, China makina ng jet isang bahagyang naiibang aparato, na tinatawag na ngayon firework rocket. Ang mga firework rocket ay hindi dapat malito sa kanilang mga pangalan - mga signal rocket, na ginagamit sa hukbo at hukbong-dagat, at pinaputok din sa mga pambansang pista opisyal sa ilalim ng dagundong ng artilerya salute. Ang mga signal flare ay simpleng mga bala na na-compress mula sa isang substance na nasusunog na may kulay na apoy. Ang mga ito ay pinaputok mula sa malalaking kalibre ng pistola - mga rocket launcher.

Signal flares - mga bala na na-compress mula sa isang substance na nasusunog na may kulay na apoy

rocket ng China Ito ay isang karton o metal na tubo, sarado sa isang dulo at puno ng komposisyon ng pulbos. Kapag ang pinaghalong ito ay nag-apoy, ang isang jet ng mga gas, na tumatakas sa mataas na bilis mula sa bukas na dulo ng tubo, ay nagiging sanhi ng rocket na lumipad sa direksyon na kabaligtaran sa direksyon ng gas jet. Ang nasabing rocket ay maaaring mag-alis nang walang tulong ng isang rocket launcher. Ang isang stick na nakatali sa katawan ng rocket ay ginagawang mas matatag at tuwid ang paglipad nito.

Mga paputok gamit ang Chinese rockets

Mga naninirahan sa dagat

Sa mundo ng hayop:

Mayroon ding jet propulsion. Ang cuttlefish, octopus, at ilang iba pang cephalopod ay walang palikpik o malalakas na buntot, ngunit lumangoy nang katulad ng iba. mga naninirahan sa dagat. Ang mga malalambot na nilalang na ito ay may medyo malawak na bag o lukab sa katawan. Ang tubig ay iginuhit sa lukab, at pagkatapos ay itinutulak ng hayop ang tubig na ito palabas nang napakalakas. Ang reaksyon ng inilabas na tubig ay nagiging sanhi ng paglangoy ng hayop sa direksyon na kabaligtaran sa direksyon ng jet.

Octopus - isang naninirahan sa dagat na gumagamit ng jet propulsion

nahuhulog na pusa

Ngunit ang pinaka-kagiliw-giliw na paraan ng paggalaw ay ipinakita ng isang ordinaryong pusa.

Isang daan at limampung taon na ang nakalilipas, isang sikat na Pranses na pisiko Marcel Deprez nakasaad:

At alam mo, ang mga batas ni Newton ay hindi masyadong tama. Ang katawan ay maaaring gumalaw sa tulong ng mga panloob na puwersa, nang hindi umaasa sa anumang bagay at nang hindi nagtataboy sa anumang bagay.

Nasaan ang ebidensya, nasaan ang mga halimbawa? tumutol ang mga nakikinig.

Gusto mo ng patunay? Pakiusap. Isang pusa na aksidenteng nahulog sa bubong - iyon ang patunay! Kahit papaano mahulog ang pusa, kahit nakayuko ang ulo, tiyak na tatayo ito sa lupa gamit ang apat na paa. Ngunit pagkatapos ng lahat, ang isang bumabagsak na pusa ay hindi nakasandal sa anumang bagay at hindi nagtataboy ng anuman, ngunit mabilis na gumulong at deftly. (Maaaring mapabayaan ang paglaban sa hangin - ito ay masyadong bale-wala.)

Sa katunayan, alam ito ng lahat: mga pusa, nahuhulog; laging nakakabangon sa kanilang mga paa.

Ginagawa ito ng mga pusa nang katutubo, ngunit nagagawa ng isang tao ang parehong sinasadya. Ang mga manlalangoy na tumatalon mula sa isang tore patungo sa tubig ay maaaring magsagawa ng isang kumplikadong pigura - isang triple somersault, iyon ay, lumiko ng tatlong beses sa hangin, at pagkatapos ay biglang ituwid, itigil ang pag-ikot ng kanilang katawan at sumisid sa tubig sa isang tuwid na linya .

Ang parehong mga paggalaw, nang walang pakikipag-ugnayan sa anumang dayuhang bagay, ay nangyayari na naobserbahan sa sirko sa panahon ng pagganap ng mga acrobat - aerial gymnast.

Pagganap ng mga acrobat - aerial gymnast

Ang isang nahuhulog na pusa ay nakuhanan ng larawan gamit ang isang camera ng pelikula at pagkatapos ay sinuri ang frame sa pamamagitan ng frame sa screen, kung ano ang ginagawa ng pusa kapag lumilipad ito sa hangin. Mabilis na pinaikot-ikot ng pusa ang paa nito. Ang pag-ikot ng paa ay nagiging sanhi ng paggalaw ng tugon - ang reaksyon ng buong katawan, at ito ay lumiliko sa direksyon na kabaligtaran sa paggalaw ng paa. Ang lahat ay nangyayari sa mahigpit na alinsunod sa mga batas ni Newton, at ito ay salamat sa kanila na ang pusa ay nakakakuha sa kanyang mga paa.

Ang parehong nangyayari sa lahat ng mga kaso kung saan ang isang buhay na nilalang, sa walang maliwanag na dahilan, ay nagbabago ng paggalaw nito sa hangin.

jet boat

May ideya ang mga imbentor, bakit hindi gamitin ang kanilang paraan ng paglangoy mula sa cuttlefish. Nagpasya silang gumawa ng isang self-propelled na barko gamit makina ng jet. Ang ideya ay tiyak na magagawa. Totoo, walang katiyakan sa swerte: nag-alinlangan ang mga imbentor kung ganoon jet boat mas mahusay kaysa sa isang regular na tornilyo. Ito ay kinakailangan upang gumawa ng isang karanasan.

Water jet boat - self-propelled na sisidlan na may water jet engine

Pinili nila ang isang lumang towing steamer, inayos ang katawan nito, inalis ang mga propeller, at naglagay ng pump-jet sa silid ng makina. Ang pump na ito ay nagbomba ng tubig sa labas ng barko at itinulak ito palabas ng stern gamit ang isang malakas na jet sa pamamagitan ng isang tubo. Ang bapor ay naglalayag, ngunit ito ay gumagalaw pa rin nang mas mabagal kaysa sa isang propeller steamer. At ito ay ipinaliwanag nang simple: ang isang ordinaryong propeller ay umiikot sa likod ng popa, hindi pinipigilan ng anumang bagay, mayroon lamang tubig sa paligid nito; ang tubig sa jet pump ay pinaandar ng halos eksaktong parehong propeller, ngunit hindi na ito umiikot sa tubig, ngunit sa isang masikip na tubo. Nagkaroon ng friction ng water jet sa mga dingding. Ang alitan ay nagpapahina sa presyon ng jet. Ang isang jet-powered steamer ay lumayag nang mas mabagal kaysa sa turnilyo at nakakonsumo ng mas maraming gasolina.

Gayunpaman, ang pagtatayo ng naturang mga barko ay hindi pinabayaan: nakakita sila ng mahahalagang pakinabang. Ang isang sisidlan na nilagyan ng propeller ay dapat maupo nang malalim sa tubig, kung hindi, ang propeller ay walang silbi na bubula ang tubig o iikot sa hangin. Samakatuwid, ang mga screw steamer ay natatakot sa mga mababaw at lamat, hindi sila maaaring maglayag sa mababaw na tubig. At ang mga water-jet steamer ay maaaring itayo na mababaw-draft at flat-bottomed: hindi nila kailangan ng lalim - kung saan ang bangka ay dumaan, ang water-jet steamer ay dadaan doon.

Ang mga unang water-jet boat sa Unyong Sobyet ay itinayo noong 1953 sa Krasnoyarsk shipyard. Ang mga ito ay idinisenyo para sa maliliit na ilog kung saan ang mga ordinaryong steamboat ay hindi makapaglayag.

Partikular na masigasig ang mga inhinyero, imbentor at siyentipiko sa pag-aaral ng jet propulsion kapag mga baril. Ang mga unang baril - lahat ng uri ng mga pistola, musket at self-propelled na baril - ay tumama nang malakas sa balikat ng isang tao sa bawat putok. Pagkaraan ng ilang dosenang mga putok, nagsimulang sumakit ang balikat nang labis na hindi na nakatutok ang sundalo. Ang mga unang kanyon - squeaks, unicorns, culverins at bombards - ay tumalon pabalik kapag nagpaputok, kaya nangyari na sila ay baldado gunners-artillerymen kung wala silang oras upang umiwas at tumalon sa gilid.

Ang pag-urong ng baril ay nakagambala sa pagmamarka, dahil ang baril ay nanginginig bago lumipad ang cannonball o granada mula sa bariles. Ibinagsak nito ang dulo. Ang pamamaril ay naging walang layunin.

Pamamaril gamit ang mga baril

Ang mga inhinyero ng artilerya ay nagsimulang lumaban sa pag-urong mahigit apat na raan at limampung taon na ang nakalilipas. Una, ang karwahe ay nilagyan ng opener, na bumagsak sa lupa at nagsilbing isang solidong stop para sa baril. Pagkatapos ay naisip nila na kung ang kanyon ay maayos na itinukod mula sa likuran, nang sa gayon ay wala itong gulong pabalik, kung gayon ang pag-urong ay mawawala. Ngunit ito ay isang pagkakamali. Ang batas ng konserbasyon ng momentum ay hindi isinasaalang-alang. Nabasag ng mga baril ang lahat ng props, at ang mga karwahe ay naging maluwag na ang baril ay naging hindi angkop para sa gawaing panlaban. Pagkatapos ay napagtanto ng mga imbentor na ang mga batas ng paggalaw, tulad ng anumang mga batas ng kalikasan, ay hindi maaaring gawing muli sa kanilang sariling paraan, maaari lamang silang "malinlang" sa tulong ng agham - mekanika.

Sa karwahe, iniwan nila ang isang medyo maliit na coulter upang huminto, at ang baril ng baril ay inilagay sa "sled" upang isang bariles lamang ang gumulong palayo, at hindi ang buong baril. Ang bariles ay konektado sa piston ng compressor, na gumagalaw sa silindro nito sa parehong paraan tulad ng piston ng isang steam engine. Ngunit sa silindro ng isang steam engine - singaw, at sa isang gun compressor - langis at isang spring (o naka-compress na hangin).

Kapag ang baril ng baril ay gumulong pabalik, pinipiga ng piston ang spring. Ang langis sa oras na ito ay pinindot sa maliliit na butas sa piston sa kabilang panig ng piston. Mayroong malakas na alitan, na bahagyang sumisipsip sa paggalaw ng rolling barrel, na ginagawa itong mas mabagal at mas makinis. Pagkatapos ang compressed spring ay lumalawak at ibinalik ang piston, at kasama nito ang baril ng baril sa orihinal na lugar nito. Ang langis ay pumipindot sa balbula, binubuksan ito at malayang dumadaloy pabalik sa ilalim ng piston. Sa mabilis na pagputok, halos tuloy-tuloy na gumagalaw ang bariles ng baril.

Sa isang gun compressor, ang recoil ay nasisipsip ng friction.

nguso ng preno

Nang tumaas ang lakas at hanay ng mga baril, hindi sapat ang compressor para ma-neutralize ang recoil. Upang matulungan siyang mag-imbento nguso ng preno.

Ang muzzle brake ay isang maikling bakal na tubo lamang, na naka-mount sa hiwa ng bariles at nagsisilbing pagpapatuloy nito. Ang diameter nito ay mas malaki kaysa sa diameter ng bore, at samakatuwid ay hindi nito pinipigilan ang projectile mula sa paglipad palabas ng muzzle. Ang ilang mga pinahabang butas ay pinutol sa kahabaan ng circumference sa mga dingding ng tubo.

Muzzle Brake - Binabawasan ang pag-urong ng mga baril

Ang mga pulbos na gas na tumatakas mula sa baril ng baril pagkatapos ng projectile ay agad na lumihis sa mga gilid, at ang ilan sa mga ito ay nahuhulog sa mga butas ng muzzle brake. Ang mga gas na ito ay tumama sa mga dingding ng mga butas nang may matinding puwersa, ay tinataboy mula sa kanila at lumilipad palabas, ngunit hindi pasulong, ngunit medyo patagilid at paatras. Kasabay nito, inilalagay nila ang presyon sa mga dingding pasulong at itulak ang mga ito, at kasama nila ang buong bariles ng baril. Tinutulungan nila ang monitor spring dahil malamang na nagiging sanhi sila ng bariles na gumulong pasulong. At habang nasa barrel sila, itinulak nila pabalik ang baril. Ang muzzle brake ay lubos na nakakabawas at nagpapahina sa pag-urong.

Iba pang mga imbentor ang napunta sa ibang paraan. Sa halip na makipag-away paggalaw ng jet ng bariles at upang subukang patayin ito, nagpasya silang gamitin ang pag-urong ng baril para sa kapakinabangan ng dahilan. Ang mga imbentor na ito ay lumikha ng maraming halimbawa ng mga awtomatikong armas: mga riple, pistola, machine gun at mga kanyon, kung saan ang recoil ay nagsisilbing ilabas ang ginastos na cartridge case at i-reload ang armas.

rocket artilerya

Hindi mo maaaring labanan ang lahat sa pagbabalik, ngunit gamitin ito: pagkatapos ng lahat, ang aksyon at reaksyon (recoil) ay katumbas, pantay sa mga karapatan, pantay sa magnitude, kaya hayaan reaktibong pagkilos ng mga pulbos na gas, sa halip na itulak pabalik ang bariles ng baril, ipinadala ang projectile pasulong sa target. Ganyan ito nilikha rocket artilerya. Sa loob nito, ang jet ng mga gas ay hindi tumama pasulong, ngunit paatras, na lumilikha ng isang pasulong na nakadirekta na reaksyon sa projectile.

Para sa jet gun lumalabas na hindi kailangang mahal at mabigat na baul. Ang isang mas mura, simpleng bakal na tubo ay mahusay para sa pagdidirekta sa paglipad ng isang projectile. Magagawa mo nang walang tubo, at gawin ang projectile na slide sa dalawang riles ng metal.

Sa disenyo nito, ang isang rocket projectile ay katulad ng isang firework rocket, ito ay mas malaki lamang sa laki. Sa bahagi ng ulo nito, sa halip na komposisyon para sa may kulay na apoy ng Bengal, isang paputok na singil ng mahusay na mapanirang kapangyarihan ang inilalagay. Ang gitna ng projectile ay puno ng pulbura, na, kapag sinunog, ay lumilikha ng isang malakas na jet ng mainit na gas na nagtutulak sa projectile pasulong. Sa kasong ito, ang pagkasunog ng pulbura ay maaaring tumagal ng isang makabuluhang bahagi ng oras ng paglipad, at hindi lamang sa maikling yugto ng panahon habang ang isang maginoo na projectile ay gumagalaw sa bariles ng isang maginoo na baril. Ang pagbaril ay hindi sinamahan ng gayong malakas na tunog.

Ang artilerya ng rocket ay hindi mas bata kaysa sa ordinaryong artilerya, at marahil ay mas matanda pa kaysa rito: ang mga sinaunang aklat na Tsino at Arabe na isinulat higit sa isang libong taon na ang nakalilipas ay nagsasabi tungkol sa paggamit ng mga rocket sa labanan.

Sa mga paglalarawan ng mga labanan sa mga huling panahon, hindi, hindi, at kahit na ang pagbanggit ng mga missile ng labanan ay kumikislap. Nang masakop ng mga tropang British ang India, ang mga mandirigmang Indian-rocketmen, kasama ang kanilang mga arrow na may apoy, ay natakot sa mga mananakop na British na umalipin sa kanilang tinubuang-bayan. Para sa mga British sa oras na iyon, ang mga armas ng jet ay isang pag-usisa.

Mga rocket grenade na naimbento ni Heneral K. I. Konstantinov, tinanggihan ng matatapang na tagapagtanggol ng Sevastopol noong 1854-1855 ang mga pag-atake ng mga tropang Anglo-French.

Rocket

Ang isang malaking kalamangan sa maginoo na artilerya - hindi na kailangang magdala ng mabibigat na baril - naakit ang atensyon ng mga pinuno ng militar sa rocket artilerya. Ngunit isang pantay na malaking depekto ang humadlang sa pagpapabuti nito.

Ang katotohanan ay ang isang paghagis, o, gaya ng dati nilang sinasabi, puwersa, singil ay maaari lamang gawin mula sa itim na pulbos. At ang itim na pulbos ay mapanganib na hawakan. Ito ay nangyari na sa panahon ng paggawa mga misil sumabog ang propelling charge at namatay ang mga manggagawa. Minsan ang rocket ay sumabog sa panahon ng paglulunsad, at ang mga gunner ay namatay. Mapanganib ang paggawa at paggamit ng mga naturang armas. Samakatuwid, hindi ito nakatanggap ng malawak na pamamahagi.

Ang gawaing sinimulan ay matagumpay, gayunpaman, ay hindi humantong sa pagtatayo ng isang interplanetary spacecraft. Ang mga pasistang Aleman ay naghanda at nagpakawala ng isang madugong digmaang pandaigdig.

Misil

Ang pagkukulang sa paggawa ng mga rocket ay inalis ng mga taga-disenyo at imbentor ng Sobyet. Sa panahon ng Great Patriotic War, binigyan nila ang ating hukbo ng isang mahusay na sandata ng jet. Ang mga mortar ng bantay ay itinayo - "Katyushas" at RS ("eres") ay naimbento - mga rocket.

Misil

Sa mga tuntunin ng kalidad, ang artilerya ng rocket ng Sobyet ay nalampasan ang lahat ng mga dayuhang modelo at nagdulot ng napakalaking pinsala sa mga kaaway.

Ang pagtatanggol sa Inang Bayan, ang mga taong Sobyet ay pinilit na ilagay ang lahat ng mga tagumpay ng teknolohiya ng rocket sa serbisyo ng depensa.

Sa mga pasistang estado, maraming mga siyentipiko at inhinyero, bago pa man ang digmaan, ay masinsinang gumagawa ng mga disenyo para sa hindi makatao na mga instrumento ng pagsira at mga masaker. Ito ang kanilang itinuring na layunin ng agham.

sasakyang panghimpapawid na nagmamaneho sa sarili

Sa panahon ng digmaan, ang mga inhinyero ni Hitler ay nagtayo ng ilang daan sasakyang panghimpapawid na nagmamaneho sa sarili: shell "V-1" at rockets "V-2". Ang mga ito ay mga shell na hugis tabako, na 14 metro ang haba at 165 sentimetro ang lapad. Ang nakamamatay na tabako ay tumitimbang ng 12 tonelada; sa mga ito, 9 tonelada ay gasolina, 2 tonelada ay hull at 1 tonelada ay pampasabog. Ang "V-2" ay lumipad sa bilis na hanggang 5500 kilometro bawat oras at maaaring tumaas sa taas na 170-180 kilometro.

Ang mga paraan ng pagkawasak na ito ay hindi naiiba sa katumpakan ng pagtama at angkop lamang para sa paghihimay ng malalaking target gaya ng malalaki at mataong lungsod. Ang mga pasistang Aleman ay gumawa ng "V-2" sa loob ng 200-300 kilometro mula sa London sa pag-asang malaki ang lungsod - oo makakarating ito sa isang lugar!

Hindi malamang na maisip ni Newton na ang kanyang mapanlikhang karanasan at ang mga batas ng paggalaw na natuklasan niya ay magiging batayan ng mga sandata na nilikha ng masamang hangarin sa mga tao, at ang buong mga bloke ng London ay magiging mga guho at magiging libingan ng mga taong nahuli ng mga tao. isang pagsalakay ng bulag na FAA.

sasakyang pangkalawakan

Sa loob ng maraming siglo, pinahahalagahan ng mga tao ang pangarap na lumipad sa interplanetary space, pagbisita sa Buwan, ang misteryosong Mars at maulap na Venus. Maraming mga nobelang science fiction, nobela, at maikling kwento ang naisulat sa paksa. Ipinadala ng mga manunulat ang kanilang mga bayani sa abot-langit na mga distansya sa mga sinanay na swans, sa mga lobo, sa mga bala ng kanyon, o sa ilang iba pang hindi kapani-paniwalang paraan. Gayunpaman, ang lahat ng mga paraan ng paglipad na ito ay batay sa mga imbensyon na walang suporta sa agham. Naniniwala lamang ang mga tao na balang araw ay makakaalis sila sa ating planeta, ngunit hindi nila alam kung paano nila ito magagawa.

Kahanga-hangang siyentipiko Konstantin Eduardovich Tsiolkovsky noong 1903 sa unang pagkakataon nagbigay ng siyentipikong batayan sa ideya ng paglalakbay sa kalawakan. Pinatunayan niya na ang mga tao ay maaaring umalis sa mundo at ang rocket ay magsisilbing isang sasakyan para dito, dahil ang rocket ay ang tanging makina na hindi nangangailangan ng anumang panlabas na suporta para sa paggalaw nito. Kaya rocket may kakayahang lumipad sa walang hangin na espasyo.

Ang siyentipiko na si Konstantin Eduardovich Tsiolkovsky - pinatunayan na ang mga tao ay maaaring umalis sa mundo sa isang rocket

Ayon sa disenyo nito, ang spacecraft ay dapat na katulad ng isang rocket projectile, tanging sa bahagi ng ulo nito ay magkakaroon ng isang cabin para sa mga pasahero at mga instrumento, at ang natitirang espasyo ay sasakupin ng pinaghalong gasolina at ng makina.

Upang bigyan ang barko ng tamang bilis, kailangan mo ng tamang gasolina. Ang pulbura at iba pang mga pampasabog ay hindi talaga angkop: pareho silang mapanganib at mabilis na masunog, nang hindi nagbibigay ng pangmatagalang propulsion. Inirerekomenda ni K. E. Tsiolkovsky ang paggamit ng likidong gasolina: alkohol, gasolina o likidong hydrogen, nasusunog sa isang stream ng purong oxygen o ilang iba pang ahente ng oxidizing. Kinilala ng lahat ang kawastuhan ng payong ito, dahil sa oras na iyon ay hindi nila alam ang pinakamahusay na gasolina.

Ang unang rocket na may likidong gasolina, na tumitimbang ng labing-anim na kilo, ay nasubok sa Alemanya noong Abril 10, 1929. Isang pang-eksperimentong rocket ang lumipad sa himpapawid at nawala sa paningin bago natunton ng imbentor at ng lahat ng naroroon kung saan ito lumipad. Hindi posibleng makahanap ng rocket pagkatapos ng eksperimento. Sa susunod na pagkakataon, nagpasya ang imbentor na "ma-outsmart" ang rocket at itinali ang isang lubid na apat na kilometro ang haba dito. Umalis ang rocket, kinaladkad ang buntot nito sa likod nito. Inilabas niya ang dalawang kilometrong lubid, naputol ito at sinundan ang kanyang hinalinhan sa hindi malamang direksyon. At ang takas na ito ay hindi rin matagpuan.