Ang konsepto ng jet propulsion at jet thrust

Reaktibong pagpapaandar (sa mga tuntunin ng, mga halimbawa sa kalikasan)- ang paggalaw na nangyayari kapag ang ilang bahagi ng katawan ay nahiwalay sa katawan sa isang tiyak na bilis.

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

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

Jet thrust (sa mga tuntunin ng, mga halimbawa sa kalikasan)- ang puwersa ng reaksyon ng naghihiwalay na mga particle, na inilalapat sa punto ng gitna ng pag-agos (para sa rocket - ang sentro ng hiwa ng nozzle ng engine) at nakadirekta sa tapat ng bilis ng vector ng mga partikulo na naghihiwalay.

Gumaganang body mass (rocket)

Pangkalahatang acceleration ng working fluid

Outflow rate ng naghihiwalay na mga particle (mga gas)

Pagkonsumo ng gasolina bawat segundo

Mga halimbawa ng jet propulsion sa walang buhay na kalikasan

Ang jet propulsion ay matatagpuan din sa mundo ng halaman. V mga bansa sa timog(at sa ating Black Sea coast din) 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 prutas na nagtatapon ng mga buto.

Ang mga bunga ng baliw na pipino ay kulay abo-berde o berde, makatas, pahaba o oblong-ovate, 4-6 cm ang haba, 1.5-2.5 cm ang lapad, bristly, obtuse sa magkabilang dulo, polyspermous (Figure 1). Ang mga buto ay pinahaba, maliit, naka-compress, makinis, makitid na hangganan, mga 4 mm ang haba. Kapag ang mga buto ay hinog, ang nakapaligid na tisyu ay nagiging isang mauhog na masa. Kasabay nito, maraming presyon ang nabuo sa prutas, bilang isang resulta kung saan ang prutas ay nahiwalay sa tangkay, at ang mga buto, kasama ang uhog, ay pilit na itinapon sa pamamagitan ng nabuong butas. Kasabay nito, ang mga pipino mismo ay lumipad sa kabaligtaran ng direksyon. Ang isang baliw na pipino (kung hindi man ito ay tinatawag na "pistol ng ginang") ay bumaril ng 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, kasama ng mga ito ang dikya, scallops, octopus, pusit, cuttlefish, salps, at ilang uri ng plankton. Ang lahat ng mga ito ay gumagamit ng reaksyon ng ejected stream ng tubig, ang pagkakaiba ay nakasalalay sa istraktura ng katawan, at samakatuwid ay sa paraan ng paggamit at pagpapalabas ng tubig.

Ang scallop shellfish (Larawan 3) ay gumagalaw dahil sa reaktibong puwersa ng daloy ng tubig na inilabas mula sa shell na may matalim na compression ng mga balbula nito. Gumagamit siya ng 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 lateral slit at isang espesyal na funnel sa harap ng katawan, at pagkatapos ay masiglang naglalabas ng stream ng tubig sa funnel. Idinidirekta 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 nakakabit sa kanilang 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 Verany ang isang ordinaryong octopus na bumilis sa isang aquarium at biglang tumalon palabas ng tubig pabalik. Matapos ilarawan ang isang arko na limang metro ang haba sa hangin, bumalik siya sa aquarium. Ang bilis ng pagtitipon sa pagtalon, ang pugita ay gumalaw hindi lamang dahil sa jet thrust, ngunit nakagaod din ng mga galamay.

Ang Salpa (Figure 6) ay isang hayop sa dagat na may transparent na katawan, kapag gumagalaw ito, 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 ang hayop ay umiinom ng mahabang tubig, ang butas ay sarado. 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 posterior opening.

Mga Pusit (Larawan 7). Ang tissue ng kalamnan - ang mantle ay pumapalibot sa katawan ng mollusk mula sa lahat ng panig, ang dami ng lukab nito ay halos kalahati ng dami ng katawan ng pusit. Ang hayop ay sumisipsip ng tubig sa loob ng mantle cavity, at pagkatapos ay biglang naglalabas ng isang stream ng tubig sa pamamagitan ng isang makitid na nozzle at sa mataas na bilis ay gumagalaw pabalik sa mga jerks. Sa kasong ito, ang lahat ng sampung galamay ng pusit ay nagtitipon sa isang buhol sa itaas ng ulo, at nakakakuha ito ng isang naka-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 at may kakayahang magpabilis ng hanggang 60 - 70 km / h. Baluktot ang mga galamay na nakatiklop sa isang bundle sa kanan, kaliwa, pataas o pababa, ang pusit ay lumiliko sa isang direksyon o sa iba pa. Dahil ang naturang timon, 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. Ngunit kapag kailangan mong lumangoy nang mabilis, ang funnel ay laging lumalabas mismo sa pagitan ng mga galamay, at ang pusit ay nagmamadali nang pasulong ang buntot nito.

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

Ang pinakamahusay na mollusk pilot ay ang stenoteutis squid. Tinatawag ito ng mga mandaragat na "flying squid". Siya ay hinahabol ang mga isda nang may labis na impetuosity na madalas siyang tumalon mula sa tubig, na parang isang palaso sa ibabaw nito. Gumagamit siya sa trick na ito at iniligtas ang kanyang buhay mula sa mga mandaragit - tuna at mackerel. Sa pagkakaroon 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 live na rocket ay napakataas sa ibabaw ng tubig kung kaya't ang mga lumilipad na pusit ay madalas na dumarating sa mga kubyerta ng mga barkong dumadaan sa karagatan. Ang apat hanggang limang metro ay hindi isang talaang taas kung saan tumaas ang pusit sa kalangitan. Minsan sila ay lumilipad nang mas mataas.

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

Nangyayari na maraming lumilipad na pusit ang bumababa 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 sa bigat ng mga lumilipad na pusit na nahulog sa kubyerta nito.

Mga insekto

Ang mga larvae ng tutubi ay gumagalaw sa katulad na paraan. At hindi lahat, ngunit mahaba ang tiyan, aktibong lumalangoy larvae ng nakatayo (pamilya Rockers) at umaagos (pamilya Cordulegastra) tubig, pati na rin ang maikling-bellied gumagapang larvae ng nakatayo tubig. Gumagamit ang larva ng reaktibong paggalaw pangunahin sa 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 larvae ng mga rocker arm ay hindi humahabol sa sinuman - mas gusto nila ang pangangaso mula sa isang ambus.

Ang hind gut ng dragonfly larva, bilang karagdagan sa pangunahing pag-andar nito, ay gumaganap din ng papel ng isang organ ng paggalaw. Pinupuno ng tubig ang hind gat, pagkatapos ay itatapon ito nang may lakas, at ang larva ay gumagalaw sa pamamagitan ng prinsipyo ng jet propulsion sa pamamagitan ng 6-8 cm.

teknolohiya ng kalikasan ng jet propulsion

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: REACTIVE 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 cornerot- ang pinakamalaking dikya sa Black Sea, scallops, masigasig dragonfly-rocker larva kasiya-siya pusit kasama ang walang kapantay na jet engine nito at kahanga-hangang mga ilustrasyon na ginawa ng isang Soviet biologist at pintor ng hayop na si Kondakov Nikolai Nikolaevich.

Ayon sa prinsipyo ng jet propulsion, maraming hayop ang gumagalaw sa wildlife, halimbawa jellyfish, sea molluscs, scallops, dragonfly-rocker larvae, pusit, octopus, cuttlefish ... Kilalanin natin ang ilan sa kanila nang mas mabuti ;-)

Reaktibong paraan ng paggalaw ng dikya

Ang dikya ay isa sa pinakamatanda at pinakamaraming mandaragit sa ating planeta! Ang katawan ng dikya ay 98% na tubig at higit sa lahat ay binubuo ng natubigang connective tissue - mesogley gumagana tulad ng isang balangkas. Ang batayan ng mesoglea ay collagen protein. Ang gelatinous at transparent na katawan ng dikya ay hugis tulad ng isang kampanilya o payong (sa diameter mula sa ilang milimetro hanggang 2.5 m). Karamihan sa mga dikya ay gumagalaw reaktibong paraan pagtulak ng tubig palabas ng payong na lukab.

Dikya Cornerota(Rhizostomae), isang detatsment ng mga coelenterates ng scyphoid class. dikya ( hanggang 65 cm sa diameter) ay walang mga marginal tentacle. Ang mga gilid ng bibig ay pinalawak 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 uri; pangunahing nakatira sa tropikal, mas madalas sa mapagtimpi na dagat. Sa Russia - 2 uri: Rhizostoma pulmo karaniwan sa Itim at Dagat ng Azov, Rhopilema asamushi matatagpuan sa Dagat ng Japan.

Scallop shellfish jet escape

Sea clams 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 na pisilin ang mga flaps ng kanilang shell, pilit na itinutulak ang tubig mula dito. Gamit ang ganito prinsipyo ng jet propulsion, lumulutang sila at, patuloy na binubuksan at isinasara ang shell, maaaring lumangoy sa isang malaking distansya. Kung ang scallop, para sa ilang kadahilanan, ay walang oras upang mai-save sa pamamagitan nito paglipad ng jet, kinukuha ito ng starfish gamit ang sarili nitong mga kamay, binuksan ang shell at kinakain ito ...

scallop(Pecten), isang genus ng marine invertebrates ng klase ng bivalve molluscs (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 sa 17 cm sa diameter).

Dragonfly Larva Jet Pump-Rocker Arm

init ng ulo dragonfly-rocker larvae, o ashny(Aeshna sp.) Ay hindi gaanong mandaragit kaysa sa mga may pakpak na kamag-anak nito. Sa loob ng dalawa, at kung minsan ay apat na taon, nakatira siya kaharian sa ilalim ng dagat, gumagapang sa mabatong ilalim, tinutunton ang maliliit na naninirahan sa tubig, na may kasiyahang kasama ang medyo malalaking kalibre na tadpole at pinirito sa pagkain nito. Sa mga sandali ng panganib, ang larva ng dragonfly-rocker ay pumutok at umuusad pasulong, na hinimok ng gawa ng isang kahanga-hangang jet pump... Ang pagkolekta ng tubig sa hulihan ng bituka, at pagkatapos ay matalas na itinapon ito, ang larva ay tumalon pasulong, na hinimok ng puwersa ng pag-urong. Gamit ang ganito prinsipyo ng jet propulsion, nagtatago ang dragonfly-rocker larva mula sa banta na humahabol dito nang may kumpiyansa na mga jerks at jerks.

Mga reaktibong impulses ng nervous "freeway" ng pusit

Sa lahat ng mga kaso sa itaas (ang mga prinsipyo ng jet propulsion ng jellyfish, scallops, dragonfly larvae-rocker arms), ang mga jerks at jerks ay pinaghihiwalay sa bawat isa sa pamamagitan ng makabuluhang mga agwat ng oras, samakatuwid, ang isang 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, Kailangan iyon nadagdagan ang pagpapadaloy ng nerve na nagpapasigla sa pag-urong ng kalamnan, nagsisilbi ng isang buhay na jet engine... Ang ganitong mataas na kondaktibiti ay posible na may malaking diameter ng nerve.

Ito ay kilala na ang pusit ang may pinakamalaking nerve fibers sa kaharian ng hayop... Sa karaniwan, umabot sila ng 1 mm ang lapad - 50 beses kaysa sa karamihan ng mga mammal - at sila ay nasasabik sa bilis. 25 m / s... At isang tatlong metrong pusit dosidicus(nakatira siya sa baybayin ng Chile) ang kapal ng nerbiyos ay napakahusay - 18 mm... Ang mga ugat ay kasing kapal ng mga lubid! Ang mga signal ng utak - ang mga sanhi ng mga contraction - nagmamadali sa kahabaan ng nervous "freeway" ng pusit sa isang bilis pampasaherong sasakyan – 90 km / h.

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

Ang bilis at kakayahang magamit ng pusit ay ipinaliwanag din ng mahusay mga anyong hydrodynamic katawan ng hayop, para saan pusit at binansagang "live torpedo".

Pusit(Teuthoidea), isang suborder ng cephalopods ng decapod order. Ang laki ay karaniwang 0.25-0.5 m, ngunit ang ilang mga uri ay ang pinakamalaking invertebrates(pusit ng genus na Architeuthis reach 18 m, kasama ang haba ng mga galamay).
Ang katawan ng pusit ay pinahaba, nakatutok sa likod, hugis torpedo, na tumutukoy sa mataas na bilis ng kanilang 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, rocket at mga shell ng kalawakan, ay katangian din ng cephalopods - mga octopus, cuttlefish, pusit. Ang pinakamalaking interes para sa mga technician at biophysicist na regalo makina ng pusit jet... Pansinin kung gaano kasimple, kung ano pinakamababang gastos ng materyal, nalutas ng kalikasan ang mahirap at hindi pa rin maunahang problemang ito ;-)

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

Sa reaktibong paglangoy ang hayop ay sumisipsip sa 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" ng mga espesyal na "cufflinks-buttons" pagkatapos ng "combustion chamber" ng buhay na makina ay puno ng tubig-dagat. Ang puwang ng mantle ay matatagpuan malapit sa gitna ng katawan ng pusit, kung saan ito ang may pinakamalaking kapal. 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. Itong funnel, o siphon, - Buhay na jet engine na "nozzle".

Ang "nozzle" ng makina ay nilagyan ng isang espesyal na balbula at maaaring iikot ito ng mga kalamnan. Sa pamamagitan ng pagbabago sa anggulo ng pag-install ng funnel-nozzle ( kanin. 1c), ang pusit ay lumalangoy nang pantay-pantay, parehong pasulong at paatras (kung lumalangoy ito nang paatras, ang funnel ay nakaunat sa kahabaan ng katawan, at ang balbula ay idiniin sa dingding nito at hindi nakakasagabal sa daloy ng tubig na umaagos palabas ng lukab ng mantle; kapag ang pusit ay kailangang sumulong, ang libreng dulo ng funnel ay bahagyang humahaba at yumuko sa isang patayong eroplano, ang saksakan nito ay bumagsak at ang balbula ay kumukuha ng isang hubog na posisyon). Ang mga reaktibong pagkabigla at ang pagsipsip ng tubig sa lukab ng mantle na may mailap na bilis ay sumunod sa isa't isa, at ang pusit ay nagmamadaling parang rocket sa asul na karagatan.

Pusit at ang jet engine nito - larawan 1

1a) pusit - live 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 itulak ito palabas. Ang pagsipsip ng tubig sa lukab ng mantle sa likurang bahagi ng katawan sa mga panahon ng mabagal na paggalaw sa pamamagitan ng pagkawalang-galaw, ang pusit sa gayon ay sinisipsip ang boundary layer, kaya pinipigilan ang daloy ng stall sa panahon ng hindi matatag na 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.

Napakatipid ng squid jet engine para maabot nito ang bilis 70 km / h; naniniwala ang ilang mananaliksik na kahit na 150 km / h!

Nakagawa na ang mga inhinyero makina ng pusit jet: ito ay kanyon ng tubig pinapagana ng isang maginoo na gasolina o diesel engine. Bakit naman makina ng pusit jet nakakakuha pa rin ng atensyon ng mga inhinyero at napapailalim sa mahigpit na pananaliksik ng mga biophysicist? Para sa trabaho sa ilalim ng tubig, maginhawang magkaroon ng isang aparato na gumagana nang walang access sa hangin sa atmospera. Ang mga malikhaing paghahanap ng mga inhinyero ay naglalayong lumikha ng isang istraktura makinang hydrojet gusto 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, pintor ng hayop, kandidato ng biological sciences. Ang pangunahing kontribusyon sa biological science ay ginawa niya ang mga guhit ng iba't ibang kinatawan ng fauna. Ang mga larawang ito ay isinama sa maraming publikasyon tulad ng Malaki Encyclopedia ng Sobyet, Pulang Aklat ng USSR, sa mga animal atlase at sa 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 Prize "Kaalaman". 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".

Magiging kapaki-pakinabang na ilapat ang mga materyales ng artikulong ito 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: publishing house na "Mysl", 1974
§ Tarasov L.V. Physics sa kalikasan
Moscow: Publishing House "Edukasyon", 1988

Reaktibong paggalaw sa kalikasan at teknolohiya

ABSTRAK SA PISIKA

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

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

Ang paggamit 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 ng jet propulsion para sa paggalaw. Bilang karagdagan, ito ay kung paano gumagalaw ang dragonfly larvae at ilang species ng marine plankton. At kadalasan ang kahusayan ng marine invertebrates gamit ang jet propulsion ay mas mataas kaysa sa mga teknolohikal na imbensyon.

Ang jet propulsion ay ginagamit ng maraming molluscs - mga octopus, pusit, cuttlefish. Halimbawa, ang isang scallop mollusk ay umuusad dahil sa reaktibong puwersa ng isang stream ng tubig na inilalabas mula sa shell kapag ang mga balbula nito ay mahigpit na pinipiga.

Pugita

Puti

Ang cuttlefish, tulad ng karamihan sa mga cephalopod, ay gumagalaw sa tubig. sa sumusunod na paraan... Ito ay kumukuha ng tubig papunta sa gill cavity sa pamamagitan ng lateral slit at isang espesyal na funnel sa harap ng katawan, at pagkatapos ay masiglang naglalabas ng isang stream ng tubig sa pamamagitan ng funnel. Idinidirekta 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 ito ay gumagalaw, ito ay tumatagal 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 ang hayop ay umiinom ng mahabang tubig, ang butas ay sarado. 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 posterior opening. Ang reaksyon ng umaagos na jet ay nagtutulak sa salpa pasulong.

Ang pinakamalaking interes ay ang squid jet engine. Ang pusit ay ang pinakamalaking invertebrate na naninirahan sa kalaliman ng karagatan. Umabot na ang mga pusit ang pinakamataas na pagiging perpekto sa reaktibong nabigasyon. Sa kanila, kahit na ang katawan na may mga panlabas na anyo ay kinokopya ang rocket (o, mas mahusay na sabihin, ang rocket ay kinopya ang 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. Gumagamit siya ng jet engine para sa mabilis na paghagis. Ang tissue ng kalamnan - ang mantle ay pumapalibot sa katawan ng mollusk mula sa lahat ng panig, ang dami ng lukab nito ay halos kalahati ng dami ng katawan ng pusit. Ang hayop ay sumisipsip ng tubig sa loob ng mantle cavity, at pagkatapos ay biglang naglalabas ng isang stream ng tubig sa pamamagitan ng isang makitid na nozzle at sa mataas na bilis ay gumagalaw pabalik sa mga jerks. Sa kasong ito, ang lahat ng sampung galamay ng pusit ay nagtitipon sa isang buhol sa itaas ng ulo, at nakakakuha ito ng isang naka-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, ito ay may kakayahang bilis ng hanggang 60 - 70 km / h. (Ang ilang mga mananaliksik ay naniniwala na kahit na hanggang sa 150 km / h!) Hindi nakakagulat na ang pusit ay tinatawag na "live torpedo". Baluktot ang mga galamay na nakatiklop sa isang bundle sa kanan, kaliwa, pataas o pababa, ang pusit ay lumiliko sa isang direksyon o sa iba pa. Dahil ang naturang timon ay napakalaki kumpara sa hayop mismo, 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... Kaya't binaluktot niya ang dulo ng funnel pabalik at ngayon ay nag-slide muna sa ulo. Binaluktot niya ito pakanan - at inihagis ito ng isang jet push sa kaliwa. Ngunit kapag kailangan mong lumangoy ng mabilis, ang funnel ay laging nakadikit sa pagitan ng mga galamay, at ang pusit ay sumusugod sa kanyang buntot, tulad ng isang crayfish na tatakbo - isang runner na pinagkalooban ng liksi ng isang kabayo.

Kung hindi na kailangang magmadali, ang mga pusit at cuttlefish ay lumalangoy, na umaalon na may mga palikpik - ang mga maliliit na alon ay tumatakbo kasama nila mula sa harap hanggang sa likod, at ang hayop ay gumagalaw nang maganda, paminsan-minsan ay itinutulak din ang sarili ng isang stream 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 nakagawa ng direktang mga sukat, ngunit maaari itong hatulan sa bilis at hanay ng lumilipad na pusit. At tulad, lumalabas, may mga talento sa mga kamag-anak ng octopus! Ang pinakamahusay na mollusk pilot ay ang stenoteutis squid. 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 may labis na impetuosity na madalas siyang tumalon mula sa tubig, na parang isang palaso sa ibabaw nito. Gumagamit siya sa trick na ito at iniligtas ang kanyang buhay mula sa mga mandaragit - tuna at mackerel. Sa pagkakaroon 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 live na rocket ay napakataas sa ibabaw ng tubig kung kaya't ang mga lumilipad na pusit ay madalas na dumarating sa mga kubyerta ng mga barkong dumadaan sa karagatan. Ang apat hanggang limang metro ay hindi isang talaang taas kung saan tumaas ang pusit sa kalangitan. Minsan sila ay lumilipad nang mas mataas.

Inilarawan ng English shellfish researcher na si Dr. Rees sa isang siyentipikong artikulo ang isang pusit (16 sentimetro lamang ang haba), na, nang lumipad ng patas na distansya sa himpapawid, ay nahulog sa tulay ng yate, na halos pitong metro sa ibabaw ng tubig.

Nangyayari na maraming lumilipad na pusit ang bumababa 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 barko na lumubog pa nga 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 maaaring lumipad din. Nakita ng French naturalist na si Jean Verany ang isang ordinaryong octopus na bumilis sa isang aquarium at biglang tumalon palabas ng tubig pabalik. Matapos ilarawan ang isang arko na limang metro ang haba sa hangin, bumalik siya sa aquarium. Ang bilis ng pagtitipon sa pagtalon, ang pugita ay gumalaw hindi lamang dahil sa jet thrust, ngunit nakagaod din ng mga galamay.
Ang mga baggy octopus ay lumalangoy, siyempre, mas masahol pa kaysa sa mga pusit, ngunit sa mga kritikal na sandali ay maaari silang magpakita ng isang klase ng rekord para sa pinakamahusay na mga sprinter. Sinubukan ng mga staff sa California Aquarium na kunan ng larawan ang isang octopus na umaatake sa isang alimango. Ang octopus ay sumugod sa kanyang biktima nang napakabilis na palaging may mantika sa pelikula, kahit na kapag nag-shoot sa pinakamataas na bilis. Kaya ang paghagis ay tumagal ng sandaang bahagi ng isang segundo! Karaniwan, ang mga octopus ay lumalangoy nang medyo mabagal. Si Joseph Seinle, na nag-aral ng paglipat ng mga octopus, ay kinakalkula na ang isang octopus, kalahating metro ang laki, ay lumulutang sa dagat sa average na bilis na humigit-kumulang labinlimang kilometro bawat oras. Ang bawat agos ng tubig na itinapon palabas ng funnel ay itinutulak ito pasulong (o sa halip, paatras, dahil ang octopus ay lumalangoy nang paatras) dalawa hanggang dalawa at kalahating metro.

Ang jet propulsion 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 itinapon mula sa butas nang may lakas. Kasabay nito, 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 mayroong maraming mabibigat na bato, pagkatapos ay sa pamamagitan ng paghagis ng mga bato sa isang tiyak na direksyon, lilipat ka 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 isang pag-urong. Kung ang bigat ng bala ay katumbas ng bigat ng baril, lilipad sila sa parehong bilis. Ang pag-urong ay nangyayari dahil ang tinanggihan 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.

Ang paggamit ng jet propulsion sa teknolohiya

Sa loob ng maraming siglo, pinangarap ng sangkatauhan ang paglalakbay sa kalawakan. Ang mga manunulat ng science fiction ay nag-alok ng iba't ibang paraan upang makamit ang layuning ito. Noong ika-17 siglo, lumitaw ang isang kuwento Pranses na manunulat Cyrano de Bergerac sa paglipad patungo sa buwan. Ang bayani ng kuwentong ito ay umabot sa buwan sa isang bakal na kariton, kung saan siya ay patuloy na naghahagis ng isang malakas na magnet. Papalapit sa kanya, ang bagon ay tumaas nang pataas ng pataas sa ibabaw ng Earth hanggang sa umabot ito sa buwan. At sinabi ni Baron Munchausen na umakyat siya sa buwan sa isang tangkay ng butil.

Sa pagtatapos ng unang milenyo AD, naimbento ng China ang jet propulsion, na nagtulak ng mga rocket - mga tubo ng kawayan na puno ng pulbura, ginamit din sila bilang kasiyahan. Ang isa sa mga unang proyekto ng mga 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 dahil 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 mawawala sa akin.

Ang ideya ng paggamit ng mga rocket para sa mga paglipad sa kalawakan ay iminungkahi sa simula ng ating siglo ng Russian scientist na si Konstantin Eduardovich Tsiolkovsky. Noong 1903, isang artikulo ng guro ng Kaluga gymnasium K.E. Tsiolkovsky "Paggalugad ng mga espasyo 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. Sa hinaharap, bumuo siya ng isang scheme para sa isang rocket engine sa likidong gasolina, iminungkahi ang isang multistage na disenyo ng rocket, at ipinahayag ang ideya ng posibilidad na lumikha ng buong mga lungsod sa kalawakan sa malapit sa lupa na orbit. Ipinakita niya na ang tanging aparato na may kakayahang pagtagumpayan ang puwersa ng grabidad ay isang rocket, i.e. apparatus na may jet engine gamit ang gasolina at isang oxidizer na matatagpuan sa apparatus mismo.

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

bayan ng Perevoz
2011
Nilalaman:

Panimula: ano ang Jet Propulsion …………………………………………………………………………… .. ………………………………… .. 3
Impulse conservation law …………………………………………………………………………… .4
Paglalapat ng jet propulsion sa kalikasan ……………………… ..……….. 5
Application ng jet propulsion sa teknolohiya ……. ………………… ...… ..……….. .6
Jet propulsion "Intercontinental missile" ………… .. ……… ...… 7
Ang mga pisikal na pundasyon ng isang 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 ginamit na literatura …………………………………………… ...

"Jet propulsion"
Ang reactive motion ay ang paggalaw ng isang katawan dahil sa paghihiwalay dito na may tiyak na bilis ng ilang bahagi nito. Inilarawan ang reaktibong paggalaw batay sa batas ng konserbasyon ng momentum.
Ang jet propulsion, na ngayon ay ginagamit sa mga eroplano, rocket at space projectiles, ay katangian ng mga octopus, pusit, cuttlefish, dikya - lahat ng mga ito, nang walang pagbubukod, ay gumagamit ng reaksyon (recoil) ng itinapon na jet ng tubig para sa paglangoy.
Ang mga halimbawa ng jet propulsion ay matatagpuan din sa mundo ng halaman.
Sa mga bansa sa timog ay mayroong isang halaman na tinatawag na "mad cucumber". Ang isa ay kailangan lamang na bahagyang hawakan ang hinog na prutas, na katulad ng isang pipino, habang ito ay tumalbog sa tangkay, at sa pamamagitan ng butas na nabuo mula sa prutas, isang likido na may mga buto ay nakatakas tulad ng isang fountain sa bilis na hanggang 10 m / s.

Kasabay nito, ang mga pipino mismo ay lumipad sa kabaligtaran ng direksyon. Ang isang baliw na pipino (kung hindi man ito ay tinatawag na "pistol ng ginang") ay bumaril ng higit sa 12 m.

"Batas ng konserbasyon ng momentum"
Sa isang closed system, ang vector sum ng momenta ng lahat ng katawan na kasama sa system ay nananatiling pare-pareho para sa anumang mga pakikipag-ugnayan sa pagitan ng mga katawan ng system na ito.
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 ang dalawang nakikipag-ugnayang katawan na bahagi ng isang saradong sistema.
Ang mga puwersa ng pakikipag-ugnayan sa pagitan ng mga katawan na ito ay ilalarawan ng at Ayon sa ikatlong batas ng 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 pareho sa magnitude at nakadirekta sa magkasalungat na direksyon: Ilapat sa mga katawan na ito. ang pangalawang batas ng Newton:

"Ang paggamit ng jet propulsion sa kalikasan"
Ang jet propulsion ay ginagamit ng maraming molluscs - mga octopus, pusit, cuttlefish. Halimbawa, ang isang scallop mollusk ay umuusad dahil sa reaktibong puwersa ng isang stream ng tubig na inilalabas mula sa shell kapag ang mga balbula nito ay mahigpit na pinipiga.

Pugita
Ang cuttlefish, tulad ng karamihan sa mga cephalopod, ay gumagalaw sa tubig sa sumusunod na paraan. Ito ay kumukuha ng tubig papunta sa gill cavity sa pamamagitan ng lateral slit at isang espesyal na funnel sa harap ng katawan, at pagkatapos ay masiglang naglalabas ng isang stream ng tubig sa pamamagitan ng funnel. Idinidirekta 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 ito ay gumagalaw, ito ay tumatagal 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 ang hayop ay umiinom ng mahabang tubig, ang butas ay sarado. 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 posterior opening. Ang reaksyon ng umaagos na jet ay nagtutulak sa salpa pasulong. Ang pinakamalaking interes ay ang squid jet engine. Ang pusit ay ang pinakamalaking invertebrate na naninirahan sa kalaliman ng karagatan. Naabot na ng mga pusit ang pinakamataas na pagiging perpekto sa jet navigation. Kinokopya pa ng kanilang mga katawan ang rocket sa kanilang panlabas na anyo. 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 mayroong maraming mabibigat na bato, pagkatapos ay sa pamamagitan ng paghagis ng mga bato sa isang tiyak na direksyon, lilipat ka sa kabilang direksyon. Ganoon din ang mangyayari sa outer space, ngunit doon ay gumagamit sila ng mga jet engine para dito.

"Ang paggamit ng jet propulsion sa teknolohiya"
Sa pagtatapos ng unang milenyo AD, naimbento ng China ang jet propulsion, na nagtulak ng mga rocket - mga tubo ng kawayan na puno ng pulbura, ginamit din sila bilang kasiyahan. Ang isa sa mga unang proyekto ng mga 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 ... Mahinahon kong haharapin ang kamatayan, alam na ang aking ideya ay hindi mawawala sa akin.
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 K.E. Tsiolkovsky "Paggalugad ng mga espasyo 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. Sa hinaharap, bumuo siya ng isang scheme para sa isang rocket engine sa likidong gasolina, iminungkahi ang isang multistage na disenyo ng rocket, at ipinahayag ang ideya ng posibilidad na lumikha ng buong mga lungsod sa kalawakan sa malapit sa lupa na orbit. Ipinakita niya na ang tanging aparato na may kakayahang pagtagumpayan ang puwersa ng grabidad ay isang rocket, i.e. apparatus na may jet engine gamit ang gasolina at isang oxidizer na matatagpuan sa apparatus mismo. Ang mga rocket ng Sobyet ang unang nakarating sa Buwan, umikot sa Buwan at kinunan 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, sinuri ng dalawang sasakyang pangkalawakan ng Sobyet na "Vega-1" at "Vega-2" ang kometa ni Halley nang malapitan, na papalapit sa Araw isang beses bawat 76 na taon.

Jet propulsion "Intercontinental missile"
Ang sangkatauhan ay palaging pinangarap na maglakbay sa kalawakan. Ang mga manunulat ng Sci-fi, siyentipiko, nangangarap ay nagmungkahi ng iba't ibang paraan upang makamit ang layuning ito. Ngunit ang tanging paraan sa pagtatapon ng tao, sa tulong ng kung saan ang isang tao ay maaaring madaig ang puwersa ng grabidad at lumipad sa kalawakan sa loob ng maraming siglo, ay hindi naimbento ng isang siyentipiko, ni isang manunulat ng science fiction. K.E. Tsiolkovsky - ang nagtatag ng teorya ng paglipad sa kalawakan.
Sa kauna-unahang pagkakataon, ang pangarap at adhikain ng maraming tao ay unang inilapit sa katotohanan ng siyentipikong Ruso na si Konstantin Eduardovich Tsiolkovsky (1857-1935), na nagpakita na ang tanging kagamitan na may kakayahang pagtagumpayan ang gravity ay isang rocket, siya ang unang magbigay ng siyentipikong patunay ng posibilidad ng paggamit ng rocket para sa mga paglipad patungo sa kalawakan , sa kabila ng atmospera ng daigdig at sa iba pang mga planeta Sistemang solar... Tinawag ni Tsoilkovsky ang isang rocket na isang aparato na may jet engine na gumagamit ng gasolina at isang oxidizer dito.
Tulad ng alam mo mula sa kurso sa pisika, ang isang putok mula sa isang baril ay sinamahan ng isang 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 tinanggihang masa ng mga gas ay lumilikha ng isang reaktibong puwersa, salamat sa kung saan ang paggalaw ay maaaring matiyak, kapwa sa hangin at sa isang walang hangin na espasyo, ito ay kung paano nangyayari ang pag-urong. Kung mas malaki ang puwersa ng pag-urong ay nararamdaman ng ating balikat, mas malaki ang masa at bilis ng mga umaagos na gas, at, dahil dito, mas malakas ang reaksyon ng baril, mas malaki ang puwersa ng reaktibo. Ang mga phenomena na ito ay ipinaliwanag ng batas ng konserbasyon ng momentum:
ang vector (geometric) na kabuuan ng momenta ng mga katawan na bumubuo sa isang saradong sistema ay nananatiling pare-pareho para sa anumang mga galaw 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 mass ng gasolina sa mass ng rocket sa pagtatapos ng operasyon ng engine - sa walang laman na bigat ng rocket.
Kaya, natagpuan na ang pinakamataas na maaabot na bilis ng rocket ay pangunahing nakasalalay sa bilis ng pag-agos ng mga gas mula sa nozzle. At ang bilis ng pag-agos ng nozzle gas, sa turn, ay depende sa uri ng gasolina at ang temperatura ng stream ng gas. 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 nagbibigay ng pinakamalaking halaga ng init. Ang pormula ay nagpapakita na, bukod sa iba pang mga bagay, ang bilis ng rocket ay nakasalalay sa paunang at panghuling masa ng rocket, sa kung gaano kalaki ang bigat nito sa gasolina, at kung anong bahagi ang nasa walang silbi (sa mga tuntunin ng bilis ng paglipad) na mga istruktura: katawan , mekanismo, atbp. atbp.
Ang pangunahing konklusyon mula sa formula ng Tsiolkovsky na ito para sa pagtukoy ng bilis ng isang space rocket ay na sa isang walang hangin na espasyo ang rocket ay bubuo ng mas mataas na bilis, mas malaki ang bilis ng pag-agos ng mga gas at mas malaki. mas maraming numero Tsiolkovsky.

"Mga pisikal na pundasyon ng isang 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 puwersang nagtutulak (o thrust) sa anyo ng isang reaksyon (recoil) ng isang jet ng "gumaganang substance" na umaagos palabas ng makina, kadalasang mga incandescent na gas. Ang lahat ng mga motor ay may 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 sasakyan, diesel locomotives, steam at gas turbines ng mga power plant, atbp. Matapos mabuo ang mga mainit na gas sa isang heat engine, na naglalaman ng malaking thermal energy, ang enerhiya na ito ay dapat na ma-convert sa mekanikal na enerhiya. Pagkatapos ng lahat, ang mga makina ay ginagamit upang gumawa ng mekanikal na gawain, upang "ilipat" ang isang bagay, upang maisagawa ito, hindi mahalaga kung ito ay isang dynamo machine kapag hiniling na magdagdag ng mga guhit sa isang planta ng kuryente, isang diesel lokomotibo, isang sasakyan o eroplano. Upang ang thermal energy ng mga gas ay pumasa sa mekanikal na enerhiya, ang kanilang dami ay dapat tumaas. Sa pagpapalawak na ito, ang mga gas ay gumagawa 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 makina. 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 kung saan ang mga sound wave ay nagpapalaganap sa mga papalabas na gas, kung gayon ang nozzle ay isang simpleng cylindrical o narrowing pipe segment. Kung ang bilis ng pag-agos ay dapat lumampas sa bilis ng tunog, ang nozzle ay binibigyan ng hugis ng isang lumalawak na tubo o, una, nagpapaliit, at pagkatapos ay lumalawak (Lovely nozzle). Tanging sa isang tubo na may ganitong hugis, tulad ng ipinapakita ng teorya at karanasan, ang gas ay maaaring mapabilis sa supersonic na bilis, at ang "sound barrier" ay maaaring lampasan.

"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 maging pamilyar sa mga pangunahing sanga ng korona nito, pagpuputong sa "puno ng kahoy" ng isang 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. Ang dibisyon na ito ay dahil sa ang katunayan na ang lahat ng "chemical" jet engine ay nahahati sa dalawang klase, depende sa kung ginagamit nila ang ambient air para sa kanilang trabaho o hindi.
Sa isang non-compressor engine ng isa pang uri, isang ramjet, wala kahit na ito balbula sala-sala at ang presyon sa combustion chamber ay tumataas bilang isang resulta ng mataas na bilis ng presyon, 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 sa paradahan. Ngunit sa napakataas na bilis, 4-5 beses mas bilis tunog, ang isang ramjet engine ay nagkakaroon ng napakataas na thrust at gumagamit ng mas kaunting gasolina kaysa sa anumang iba pang "chemical" na jet engine sa ilalim ng mga kundisyong ito. Ito 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 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 may mas mataas na calorie na walang usok na TNT na pulbura ("Katyusha"). Ang mga sasakyang panghimpapawid na may mga jet engine, unmanned aircraft na may pulsating jet engine (FAU-1) at ballistic missiles na may saklaw na hanggang 300 km (FAU-2) ay nilikha.

Ang teknolohiya ng rocket ay nagiging isang napakahalaga at mabilis na lumalagong industriya. Ang pagbuo ng teorya ng paglipad ng mga sasakyang pang-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 pundasyon ng teorya ng kilusang rocket... Siya ang una sa kasaysayan ng agham na bumalangkas at nag-imbestiga sa problema ng pag-aaral ng rectilinear motion ng mga rockets batay sa mga batas. teoretikal na mekanika... Tulad ng itinuro namin, ang prinsipyo ng komunikasyon ng paggalaw, sa tulong ng mga puwersa ng reaksyon ng mga ejected particle, ay natanto 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 mga libangan at maliliit na aplikasyon. Hindi ko maalala kung paano naisip kong gawin ang mga kalkulasyon na may kaugnayan sa rocket. Tila sa akin na ang mga unang buto ng pag-iisip ay itinanim ng sikat na mapangarapin na si Jules Verne; ginising niya ang gawa ng utak ko kilalang direksyon... Lumitaw ang mga pagnanasa, sa likod ng mga pagnanasa ay lumitaw ang aktibidad ng isip. ... Isang lumang sheet ng papel na may mga huling formula na may kaugnayan sa jet apparatus ay may petsang Agosto 25, 1898. "

“... I have never claim to have a complete solution to the issue. Una, hindi maiiwasang dumating ang mga ito: pag-iisip, pantasya, fairy tale. Sinusundan sila ng siyentipikong pagkalkula. At sa huli, naisip ng mga korona ng pagpapatupad. Ang aking trabaho sa paglalakbay sa kalawakan ay kabilang sa gitnang bahagi ng aking malikhaing gawain. Higit sa sinuman, naiintindihan ko ang kalaliman na naghihiwalay sa ideya mula sa pagpapatupad nito, dahil sa panahon ng aking buhay hindi lamang ako nag-isip at nagkalkula, ngunit gumanap din, nagtatrabaho din sa aking mga kamay. Gayunpaman, imposibleng hindi maging isang ideya: ang pag-iisip ay nauuna sa pagpapatupad, ang pantasya ay nauuna sa eksaktong pagkalkula ".

Noong 1903, inilathala ng journal na "Scientific Review" ang unang artikulo ni Konstantin Eduardovich sa rocketry, na tinawag na "Exploration of world spaces by jet devices." Sa gawaing ito, batay sa 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 mga interplanetary na komunikasyon ay napatunayan. (Paglikha pangkalahatang teorya ang paggalaw ng mga katawan, ang masa kung saan nagbabago sa proseso ng paggalaw, ay kabilang kay 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 na barko ay ganap na pagmamay-ari ng Tsiolkovsky. Siya ang pioneer ng mga modernong liquid-propellant rockets 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 Ingles na siyentipiko noong 1687. Ang mga batas na ito ay inilapat ng maraming mananaliksik upang pag-aralan ang galaw ng mga katawan, na ang masa nito 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 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.