Во овој дел ќе го разгледаме движењето на телата со променлива маса. Овој тип на движење често се среќава во природата и во техничките системи. Како примери, можеме да ги споменеме:
Пад на капка што испарува;
Движењето на ледениот брег што се топи на површината на океанот;
Движење на лигњи или медуза;
Ракетен лет.
Диференцијална равенка на млазен погон
Млазен погон се заснова на Третиот Њутнов закон , според кој „акционата сила е еднаква по големина и спротивна во насока на реакционата сила“. Топлите гасови што излегуваат од ракетната млазница создаваат акциона сила. Реакционата сила која дејствува во спротивна насока се нарекува влечна сила. Оваа сила е она што го обезбедува забрзувањето на ракетата.
Нека почетната маса на ракетата е \(m,\) и нејзината почетна брзина \(v.\) По некое време \(dt\), масата на ракетата ќе се намали за износот \(dm\) како резултат на согорување на гориво. Ова ќе ја зголеми брзината на ракетата за \(dv.\) Примени закон за зачувување на моментумот до системот „ракета + проток на гас“. Во почетниот временски момент, моментумот на системот е \(mv.\) По кратко време \(dt\), моментумот на ракетата ќе биде \[(p_1) = \left((m - dm) \right)\left((v + dv) \десно),\] и моментумот поврзан со издувните гасови во координатниот систем во однос на Земјата ќе биде еднаков на \[(p_2) = dm\left((v - u) \десно),\] каде \(u\) − стапка на проток на гас во однос на Земјата. Овде зедовме предвид дека брзината на одлив на гас е насочена во насока спротивна на брзината на ракетата (Слика \(1\)). Затоа, има знак минус пред \(u\).
Во согласност со законот за зачувување на вкупниот импулс на системот, можеме да напишеме: \[ (p = (p_1) + (p_2),)\;\; (\Десна стрелка mv = \лево((m - dm) \десно)\лево((v + dv) \десно) + dm\лево((v - u) \десно).) \]
Сл.1 |
Трансформирајќи ја оваа равенка, добиваме: \[\require(cancel) \cancel(\color(blue)(mv)) = \cancel(\color(blue)(mv)) - \cancel(\color(red)(vdm ) ) + mdv - dmdv + \cancel(\color(red)(vdm)) - udm. \] Во последната равенка, терминот \(dmdv,\) може да се занемари кога се разгледуваат мали промени во овие количини. Како резултат на тоа, равенката ќе биде напишана во форма \ Поделете ги двете страни со \(dt,\) за да ја трансформирате равенката во форма Вториот закон на Њутн :\ Оваа равенка се нарекува диференцијална равенка на млазното движење . Десната страна на равенката е влечна сила\(T:\) \ Од добиената формула е јасно дека влечната сила е пропорционална стапки на проток на гас И стапка на согорување на гориво . Се разбира, оваа диференцијална равенка го опишува идеалниот случај. Не зема предвид гравитација И аеродинамична сила . Нивното земање предвид доведува до значителна компликација на диференцијалната равенка.
Формула Циолковски
Ако ја интегрираме диференцијалната равенка изведена погоре, ја добиваме зависноста на брзината на ракетата од масата на изгореното гориво. Резултирачката формула се нарекува идеална равенка за млазен погон или Формула Циолковски , кој го изнесе во \(1897\) година.
За да се добие наведената формула, погодно е да се преработи диференцијалната равенка во следната форма: \ Одвојувајќи ги променливите и интегрирајќи, наоѓаме: \[ (dv = u\frac((dm))(m),)\;\ ; (\Десна стрелка \int\limits_((v_0))^((v_1)) (dv) = \int\limits_((m_0))^((m_1)) (u\frac((dm))(m)) .) \] Забележете дека \(dm\) означува намалување на масата. Затоа, го земаме зголемувањето \(dm\) со негативен знак. Како резултат на тоа, равенката ја добива формата: \[ (\лево. v \десно|_((v_0))^((v_1)) = - u\лево. (\left((\ln m) \десно) ) \десно |_((m_0))^((m_1)),)\;\; (\Десна стрелка (v_1) - (v_0) = u\ln \frac(((m_0)))(((m_1))).) \] каде \((v_0)\) и \((v_1)\) се почетната и крајната брзина на ракетата, а \((m_0)\) и \((m_1)\) се почетната и крајната маса на ракетата, соодветно.
Претпоставувајќи \((v_0) = 0,\) ја добиваме формулата изведена од Циолковски: \ Оваа формула ја одредува брзината на ракетата во зависност од промената на нејзината маса додека горивото согорува. Користејќи ја оваа формула, можете грубо да ја процените количината на гориво потребно за забрзување на ракетата до одредена брзина.
Њутновите закони помагаат да се објасни еден многу важен механички феномен - млазен погон. Така се нарекува движењето на телото што се случува кога некој дел од него се одвојува со која било брзина.
Да земеме, на пример, детска гумена топка, да ја надуваме и пуштиме. Ќе видиме дека кога воздухот ќе почне да го напушта во една насока, самата топка ќе лета во другата насока. Ова е реактивно движење.
Некои претставници на животинскиот свет се движат според принципот на млазен погон, како што се лигњите и октоподите. Периодично исфрлајќи ја водата што ја апсорбираат, тие се способни да достигнат брзина до 60-70 km/h. На сличен начин се движат и медузата, сипата и некои други животни.
Примери за млазен погон може да се најдат и во растителниот свет. На пример, зрелите плодови на „луда“ краставица, со најмал допир, отскокнуваат од дршката и горчлива течност со семиња насилно се исфрла од дупката формирана на местото на одвоеното стебленце; самите краставици летаат во спротивна насока.
Реактивното движење што се случува кога се ослободува вода може да се забележи во следниот експеримент. Истурете вода во стаклена инка поврзана со гумена цевка со врв во облик на L (сл. 20). Ќе видиме дека кога водата ќе почне да тече надвор од цевката, самата цевка ќе почне да се движи и да отстапува во насока спротивна од насоката на проток на вода.
Летовите се засноваат на принципот на млазен погон проектили. Модерната вселенска ракета е многу сложен авион кој се состои од стотици илјади и милиони делови. Масата на ракетата е огромна. Се состои од масата на работната течност (т.е. топли гасови формирани како резултат на согорување на горивото и испуштени во форма на млазен тек) и конечната или, како што велат, „сувата“ маса на ракетата што останува по работната течност се исфрла од ракетата.
„Сува“ маса на ракетата, пак, се состои од масата на структурата (т.е. ракетата, нејзините мотори и контролниот систем) и масата на товарот (т.е. научна опрема, телото на вселенското летало лансирана во орбитата , екипажот и системот обезбедуваат животна поддршка на бродот).
Како што истекува работниот флуид, ослободените резервоари, вишокот делови од школката итн. почнуваат да ја оптоваруваат ракетата со непотребен товар, што го отежнува забрзувањето. Затоа, за да се постигнат космички брзини, се користат композитни (или повеќестепени) ракети (сл. 21). Отпрвин, во такви ракети работат само блоковите од првата фаза 1. Кога ќе истечат резервите на гориво во нив, тие се одвојуваат и се вклучува втората фаза 2; откако ќе се исцрпи горивото во него, исто така се одвојува и се вклучува третата етапа 3. Сателитот или кое било друго вселенско летало сместено во главата на ракетата е покриено со облога за глава 4, чија рационализирана форма помага да се намали отпорност на воздухот кога ракетата лета во атмосферата на Земјата.
Кога млаз гас ќе се исфрли од ракета со голема брзина, самата ракета брза во спротивна насока. Зошто се случува ова?
Според третиот закон на Њутн, силата F со која ракетата дејствува на работната течност е еднаква по големина и спротивна во насока на силата F“ со која работната течност делува на телото на ракетата:
Силата F“ (која се нарекува реактивна сила) ја забрзува ракетата.
Од еднаквоста (10.1) следува дека импулсот што му се дава на телото е еднаков на производот на силата и времето на нејзиното дејство. Затоа, еднаквите сили кои дејствуваат во исто време им даваат еднакви импулси на телата. Во овој случај, пулсот m p v p добиен од ракетата мора да одговара на пулсот m гас v гас на исфрлените гасови:
m р v р = m гас v гас
Следи дека брзината на ракетата 
Ајде да го анализираме добиениот израз. Гледаме дека брзината на ракетата е поголема, толку е поголема брзината на емитираните гасови и поголем односот на масата на работната течност (т.е. масата на горивото) до крајната („суво“) маса на ракетата.
Формулата (12.2) е приближна. Не се зема предвид дека како што гори горивото, масата на летечката ракета станува сè помала. Точната формула за брзина на ракетата за прв пат беше добиена во 1897 година од К. Е. Циолковски и затоа го носи неговото име.
Формулата Циолковски ви овозможува да ги пресметате резервите на гориво потребни за да се пренесе одредена брзина на ракетата. Табела 3 го прикажува односот на почетната маса на ракетата m0 до нејзината конечна маса m, што одговара на различните брзини на ракетата при брзина на гасна млазница (во однос на ракетата) v = 4 km/s. 
На пример, за да се даде на ракета брзина што ја надминува брзината на протокот на гас за 4 пати (v p = 16 km/s), потребно е почетната маса на ракетата (вклучувајќи го горивото) да ја надмине конечната („суво“) масата на ракетата за 55 пати (m 0 /m = 55). Тоа значи дека лавовскиот дел од вкупната маса на ракетата при лансирањето треба да биде масата на горивото. Товарот, во споредба, треба да има многу мала маса.
Важен придонес во развојот на теоријата за млазен погон дал современикот на К. Е. Циолковски, рускиот научник И. В. Мешчерски (1859-1935). По него е именувана равенката на движење на тело со променлива маса.
1. Што е млазен погон? Наведи примери. 2. Во експериментот прикажан на слика 22, кога водата истекува низ закривени цевки, корпата се ротира во насоката означена со стрелката. Објасни го феноменот. 3. Што ја одредува брзината што ја добива ракетата по согорувањето на горивото?
Министерство за образование и наука на Руската Федерација
ФГОУ СПО „Градежен колеџ Перевозски“
Есеј
дисциплина:
Физика
предмет: Млазен погон
Завршено:
Студент
Групи 1-121
Окунева Алена
Проверено:
П.Л.Винеминовна
градот Перевоз
2011 година
Содржина:
- Вовед: Што е млазен погон..................................................
Закон за зачувување на моментумот…………………………………………………………………………………………………………………………………………
Примена на млазен погон во природата………………………………………………….
Примена на млазен погон во технологијата………………………………..…..….6
Млазен погон „Интерконтинентална ракета“………………………………7
Физичка основа на работа на млазен мотор..................... .................... 8
Класификација на млазни мотори и карактеристики на нивната употреба……………………………………………………………………………………………………………………….9
Карактеристики на дизајнот и создавањето на авион…………10
Заклучок……………………………………………………………………………………….11
Список на референци…………………………………………………………..12
„Млазен погон“
Реактивно движење е движење на тело предизвикано од одвојување на некој негов дел од него со одредена брзина. Млазното движење е опишано врз основа на законот за зачувување на импулсот.
Млазен погон, кој сега се користи во авиони, ракети и вселенски летала, е карактеристичен за октоподи, лигњи, сипи, медузи - сите тие, без исклучок, ја користат реакцијата (одвратноста) на исфрлен млаз вода за пливање.
Примери за млазен погон може да се најдат и во растителниот свет.
Во јужните земји расте растение наречено „луда краставица“. Штом лесно ќе допрете зрело овошје, слично на краставица, тоа отскокнува од дршката, а низ дупката што се добива, течност со семки излета од плодот како фонтана со брзина до 10 m/s.
Самите краставици летаат во спротивна насока. Лудата краставица (инаку наречена „женски пиштол“) пука на повеќе од 12 m.
„Закон за зачувување на моментумот“
Во затворен систем, векторскиот збир на импулсите на сите тела вклучени во системот останува константен за какви било интеракции на телата на овој систем едни со други.
Овој основен закон на природата се нарекува закон за зачувување на импулсот. Тоа е последица на вториот и третиот закон на Њутн. Да разгледаме две тела кои содејствуваат што се дел од затворен систем.
Силите на интеракција меѓу овие тела ги означуваме со и Според третиот закон на Њутн. :
Оваа еднаквост значи дека како резултат на интеракцијата на две тела, нивниот вкупен моментум не е променет. Имајќи ги предвид сите можни парни интеракции на телата вклучени во затворен систем, можеме да заклучиме дека внатрешните сили на затворениот систем не можат да го променат неговиот вкупен моментум, односно векторскиот збир на импулсот на сите тела вклучени во овој систем. Значително намалување на масата на лансирање ракети може да се постигне со користењеповеќестепени ракети, кога ракетните фази се одвојуваат додека горивото согорува. Масите контејнери кои содржеле гориво, потрошени мотори, системи за контрола и слично се исклучени од процесот на последователно забрзување на ракетата.Токму на патот на создавање економични повеќестепени ракети се развива модерната ракетна наука.
„Примена на млазен погон во природата“
Млазен погон го користат многу мекотели - октоподи, лигњи, сипа. На пример, мекотел од морско раково се движи напред поради реактивната сила на млаз вода исфрлена од лушпата за време на острата компресија на неговите вентили.
Октопод
Сипата, како и повеќето цефалоподи, се движи во вода на следниот начин. Таа внесува вода во шуплината на жабрените преку страничен процеп и специјална инка пред телото, а потоа енергично исфрла млаз вода низ инката. Сипата ја насочува цевката со инка на страна или назад и, брзо истиснувајќи вода од неа, може да се движи во различни насоки.
Салпата е морско животно со проѕирно тело, при движење прима вода низ предниот отвор, а водата навлегува во широка шуплина, внатре во која жабрите се протегаат дијагонално. Штом животното ќе испие голема голтка вода, дупката се затвора. Потоа надолжните и попречните мускули на салпот се собираат, целото тело се собира, а водата се истиснува низ задниот отвор. Реакцијата на млазот што избега ја турка салпата напред. Најголем интерес е млазниот мотор на лигњите. Лигњите се најголемиот безрбетник жител на океанските длабочини. Лигњите постигнаа највисоко совршенство во млазната навигација. Дури и нивното тело, со својата надворешна форма, копира ракета. Знаејќи го законот за зачувување на импулсот, можете да ја промените сопствената брзина на движење на отворен простор. Ако сте во чамец и имате неколку тешки камења, тогаш фрлањето камења во одредена насока ќе ве придвижи во спротивна насока. Истото ќе се случи и во вселената, но таму користат млазни мотори за ова.
„Примена на млазен погон во технологијата“
На крајот на првиот милениум од нашата ера, Кина измисли млазен погон, кој напојуваше ракети - бамбусови цевки полни со барут, тие исто така се користеа како забава. Еден од првите проекти за автомобили беше исто така со млазен мотор и овој проект му припаѓаше на Њутн.
Авторот на првиот светски проект за млазен авион наменет за човечки лет беше рускиот револуционер Н.И. Кибалчич. Бил погубен на 3 април 1881 година за учество во обидот за атентат врз императорот Александар II. Својот проект го разви во затвор откако беше осуден на смрт. Кибалчич напиша: „Додека сум во затвор, неколку дена пред мојата смрт, го пишувам овој проект. Верувам во изводливоста на мојата идеја и оваа вера ме поддржува во мојата ужасна ситуација... мирно ќе се соочам со смртта, знаејќи дека мојата идеја нема да умре со мене“.
Идејата за користење ракети за вселенски летови беше предложена на почетокот на овој век од рускиот научник Константин Едуардович Циолковски. Во 1903 година, во печат се појави напис од наставникот во гимназијата во Калуга, К.Е. Циолковски „Истражување на светските простори со помош на реактивни инструменти“. Ова дело ја содржи најважната математичка равенка за астронаутиката, сега позната како „формулата Циолковски“, која го опишува движењето на телото со променлива маса. Последователно, тој разви дизајн за ракетен мотор со течно гориво, предложи дизајн на ракета со повеќе фази и ја изрази идејата за можноста за создавање цели вселенски градови во ниската орбита на Земјата. Тој покажа дека единствениот уред способен да ја победи гравитацијата е ракета, т.е. уред со млазен мотор кој користи гориво и оксидатор кој се наоѓа на самиот уред. Советските ракети први стигнаа до Месечината, ја обиколија Месечината и ја фотографираа нејзината страна невидлива од Земјата и беа првите кои стигнаа до планетата Венера и донесоа научни инструменти на нејзината површина. Во 1986 година, две советски вселенски летала, Вега 1 и Вега 2, внимателно ја испитуваа Халеевата комета, која се приближува до Сонцето еднаш на секои 76 години.
Млазен погон „Интерконтинентална ракета“
Човештвото отсекогаш сонувало да патува во вселената. Писателите - писатели на научна фантастика, научници, сонувачи - предложија различни средства за постигнување на оваа цел. Но, за многу векови, ниту еден научник или писател на научна фантастика не можел да го измисли единственото средство со кое располага човекот со кој може да се надмине силата на гравитацијата и да лета во вселената. К. Е. Циолковски е основач на теоријата за вселенски лет.
За прв пат, сонот и аспирациите на многу луѓе ги доближи до реалноста рускиот научник Константин Едуардович Циолковски (1857-1935), кој покажа дека единствениот уред способен да ја надмине гравитацијата е ракета, тој за прв пат го претстави научни докази за можноста за користење на ракета за летови во вселената, надвор од атмосферата на Земјата и до други планети од Сончевиот систем. Цоилковски ја нарече ракетата уред со млазен мотор што користи гориво и оксидатор на неа.
Како што знаете од курсот по физика, истрелот од пиштол е придружен со одвратен удар. Според законите на Њутн, куршум и пиштол би летале во различни насоки со иста брзина доколку имаат иста маса. Исфрлената маса на гасови создава реактивна сила, благодарение на која може да се обезбеди движење, како во воздухот, така и во безвоздушниот простор и на тој начин доаѓа до повлекување. Колку е поголема силата на повлекување што ја чувствува нашето рамо, толку е поголема масата и брзината на гасовите што излегуваат и, според тоа, колку е посилна реакцијата на пиштолот, толку е поголема реактивната сила. Овие феномени се објаснети со законот за зачувување на импулсот:
векторскиот (геометриски) збир на импулсите на телата кои сочинуваат затворен систем останува константен за какви било движења и интеракции на телата на системот.
Презентираната формула Циолковски е основата на која се заснова целата пресметка на современите ракети. Бројот Циолковски е односот на масата на горивото со масата на ракетата на крајот од работата на моторот - до тежината на празната ракета.
Така, откривме дека максималната остварлива брзина на ракетата зависи првенствено од брзината на протокот на гас од млазницата. И стапката на проток на гасовите од млазницата, пак, зависи од видот на горивото и температурата на гасниот млаз. Тоа значи дека колку е повисока температурата, толку е поголема брзината. Тогаш за вистинска ракета треба да го изберете најкалоричното гориво кое произведува најголема количина на топлина. Формулата покажува дека, меѓу другото, брзината на ракетата зависи од почетната и крајната маса на ракетата, од тоа кој дел од нејзината тежина е гориво, а кој дел е бескорисен (од гледна точка на брзината на летот) структури: тело, механизми итн. г.
Главниот заклучок од оваа формула на Циолковски за одредување на брзината на вселенската ракета е дека во безвоздушен простор ракетата ќе се развие колку е поголема брзината, толку е поголема брзината на одливот на гасот и колку е поголем бројот на Циолковски.
„Физичка основа на работата на млазен мотор“
Современите моќни млазни мотори од различни типови се засноваат на принципот на директна реакција, т.е. принципот на создавање на движечка сила (или потисок) во форма на реакција (одвратување) на струја на „работна супстанција“ што тече од моторот, обично топли гасови. Во сите мотори постојат два процеси на конверзија на енергијата. Прво, хемиската енергија на горивото се претвора во топлинска енергија на производи од согорување, а потоа топлинската енергија се користи за извршување на механичка работа. Таквите мотори вклучуваат клипни мотори на автомобили, дизел локомотиви, парни и гасни турбини на електрани итн. Откако ќе се создадат топли гасови кои содржат голема топлинска енергија во топлинскиот мотор, оваа енергија мора да се претвори во механичка енергија. На крајот на краиштата, моторите служат за извршување механичка работа, за „поместување“ нешто, за ставање во акција, без разлика дали е тоа динамо, ако се побара да се дополнат со цртежи на централа, дизел локомотива, автомобил или авион. За да може топлинската енергија на гасовите да се трансформира во механичка енергија, нивниот волумен мора да се зголеми. Со такво проширување, гасовите вршат работа, со што се троши нивната внатрешна и топлинска енергија.
Млазницата за млаз може да има различни форми и, згора на тоа, различен дизајн во зависност од типот на моторот. Главната работа е брзината со која гасовите излегуваат од моторот. Ако оваа брзина на одлив не ја надминува брзината со која звучните бранови се шират во гасовите што излегуваат, тогаш млазницата е едноставен цилиндричен или заострен дел од цевката. Ако брзината на одлив треба да ја надмине брзината на звукот, тогаш млазницата е обликувана како цевка што се шири или прво се стеснува, а потоа се шири (млазница Лавл). Само во цевка со ваков облик, како што покажуваат теоријата и искуството, гасот може да се забрза до суперсонични брзини и да ја премине „звучната бариера“.
„Класификација на млазни мотори и карактеристики на нивната употреба“
Сепак, ова силно стебло, принципот на директна реакција, роди огромна круна на „семејното стебло“ на семејството на млазни мотори. За да се запознаете со главните гранки на нејзината круна, крунисувајќи го „стеблото“ на директна реакција. Наскоро, како што можете да видите од сликата (види подолу), ова стебло е поделено на два дела, како да е поделено од удар на гром. Двете нови стебла се подеднакво украсени со моќни круни. Оваа поделба се случи затоа што сите „хемиски“ млазни мотори се поделени во две класи во зависност од тоа дали користат амбиентален воздух за нивната работа или не.
Во некомпресорски мотор од друг тип, директен проток, ја нема ни оваа вентилска решетка и притисокот во комората за согорување се зголемува како резултат на притисокот со голема брзина, т.е. сопирање на надојдениот проток на воздух што влегува во моторот во лет. Јасно е дека таков мотор е способен да работи само кога авионот веќе лета со доволно голема брзина; нема да развие потисок кога е паркиран. Но, со многу голема брзина, 4-5 пати поголема од брзината на звукот, рам-џет моторот развива многу висок потисок и троши помалку гориво од кој било друг „хемиски“ млазен мотор под овие услови. Затоа рам-џет мотори.
итн.................
Млазен погон во природата и технологијата
АПСТРАКТ ЗА ФИЗИКА
Млазен погон- движење кое настанува кога некој негов дел ќе се одвои од телото со одредена брзина.
Реактивната сила се јавува без никаква интеракција со надворешни тела.
Примена на млазен погон во природа
Многумина од нас во животот се сретнале со медузи додека пливале во морето. Во секој случај, во Црното Море ги има сосема доволно. Но, малкумина мислеа дека медузата користи и млазен погон за движење. Покрај тоа, вака се движат ларвите од вилинско коњче и некои видови морски планктони. И често, ефикасноста на морските без'рбетници при користење на млазен погон е многу повисока од онаа на технолошките пронајдоци.
Млазен погон го користат многу мекотели - октоподи, лигњи, сипа. На пример, мекотел од морско раково се движи напред поради реактивната сила на млаз вода исфрлена од лушпата за време на острата компресија на неговите вентили.
Октопод
Сипа
Сипата, како и повеќето цефалоподи, се движи во вода на следниот начин. Таа внесува вода во шуплината на жабрените преку страничен процеп и специјална инка пред телото, а потоа енергично исфрла млаз вода низ инката. Сипата ја насочува цевката со инка на страна или назад и, брзо истиснувајќи вода од неа, може да се движи во различни насоки.
Салпата е морско животно со проѕирно тело, при движење прима вода низ предниот отвор, а водата навлегува во широка шуплина, внатре во која жабрите се протегаат дијагонално. Штом животното ќе испие голема голтка вода, дупката се затвора. Потоа надолжните и попречните мускули на салпот се собираат, целото тело се собира, а водата се истиснува низ задниот отвор. Реакцијата на млазот што избега ја турка салпата напред.
Најголем интерес е млазниот мотор на лигњите. Лигњите се најголемиот безрбетник жител на океанските длабочини. Лигњите постигнаа највисоко совршенство во млазната навигација. Дури и нивното тело, со своите надворешни форми, ја копира ракетата (или подобро кажано, ракетата ја копира лигњите, бидејќи таа има неоспорен приоритет во ова прашање). Кога се движи бавно, лигњите користи голема перка во облик на дијамант која периодично се витка. Користи млазен мотор за брзо фрлање. Мускулно ткиво - мантија го опкружува телото на мекотелот од сите страни; волуменот на неговата празнина е речиси половина од волуменот на телото на лигњите. Животното вшмукува вода во внатрешноста на шуплината на мантија, а потоа остро исфрла млаз вода низ тесна млазница и се движи наназад со турканици со голема брзина. Во исто време, сите десет пипала на лигњите се собираат во јазол над нејзината глава и таа добива рационализирана форма. Млазницата е опремена со посебен вентил, а мускулите можат да ја ротираат, менувајќи ја насоката на движење. Моторот за лигњи е многу економичен, способен е да достигне брзина до 60 - 70 km/h. (Некои истражувачи веруваат дека дури и до 150 km/h!) Не е ни чудо што лигњите се нарекуваат „живо торпедо“. Со свиткување на врзаните пипала надесно, лево, нагоре или надолу, лигњите се врти во една или друга насока. Бидејќи таквиот волан е многу голем во споредба со самото животно, неговото мало движење е доволно за лигњите, дури и со полна брзина, лесно да избегне судир со пречка. Нагло вртење на воланот - и пливачот брза во спротивна насока. Така, тој го свитка крајот на инката назад и сега прво ја лизга главата. Го наведна надесно - а млазниот удар го фрли налево. Но, кога треба брзо да пливате, инката секогаш се држи точно меѓу пипалата, а лигњата прва ја залетува опашката, исто како што би трчал рак - брз шетач обдарен со агилност на тркач.
Ако нема потреба од брзање, лигњите и сипата пливаат со брановидни перки - минијатурни бранови ги прегазуваат од напред кон назад, а животното благодатно се лизга, повремено туркајќи се и со млаз вода исфрлена од под мантија. Тогаш се јасно видливи поединечните удари кои мекотелот ги прима во моментот на ерупција на водени млазници. Некои цефалоподи можат да достигнат брзина до педесет и пет километри на час. Се чини дека никој не направил директни мерења, но тоа може да се процени според брзината и опсегот на летот на летечките лигњи. И излегува дека октоподите имаат такви таленти во своето семејство! Најдобар пилот меѓу мекотелите е лигњите Stenoteuthis. Англиските морнари го нарекуваат летечки лигњи („летечки лигњи“). Ова е мало животно со големина на харинга. Ја брка рибата со таква брзина што честопати скока од водата, прелистувајќи ја нејзината површина како стрела. Тој прибегнува кон овој трик за да си го спаси животот од предатори - туна и скуша. Откако разви максимален млазен удар во водата, пилот-лигњата полетува во воздухот и лета над брановите повеќе од педесет метри. Апогејот на летот на жива ракета се наоѓа толку високо над водата што летечките лигњи често завршуваат на палубите на бродовите што одат по океанот. Четири до пет метри не е рекордна висина до која лигњите се издигнуваат на небото. Понекогаш летаат уште повисоко.
Англискиот истражувач на мекотели д-р Рис во научна статија опишал лигња (долга само 16 сантиметри), која, откако летала прилично растојание низ воздухот, паднала на мостот на јахта, која се издигнала речиси седум метри над водата.
Се случува многу летечки лигњи да паднат на бродот во блескава каскада. Античкиот писател Требиус Нигер еднаш раскажал тажна приказна за брод кој наводно потонал под тежината на летечките лигњи кои паднале на неговата палуба. Лигњите можат да полетаат без забрзување.
Октоподите исто така можат да летаат. Францускиот натуралист Жан Верани видел како обичен октопод забрзал во аквариум и одеднаш скокнал од водата наназад. Откако го опишал лак долг околу пет метри во воздухот, тој се вратил во аквариумот. Кога собираше брзина за да скокне, октоподот се движеше не само поради млазниот потисок, туку и веслаше со пипалата.
Октоподите со вреќи пливаат, се разбира, полошо од лигњите, но во критичните моменти можат да покажат рекордна класа за најдобрите спринтери. Вработените во Калифорнискиот аквариум се обиделе да фотографираат октопод како напаѓа рак. Октоподот брзаше кон својот плен со таква брзина што филмот, дури и кога се снима со најголема брзина, секогаш содржеше маснотии. Тоа значи дека фрлањето траело стотинки! Вообичаено, октоподите пливаат релативно бавно. Џозеф Сејнл, кој ги проучувал миграциите на октоподите, пресметал: октопод со големина од половина метар плива низ морето со просечна брзина од околу петнаесет километри на час. Секој млаз вода исфрлен од инката го турка напред (или подобро, назад, бидејќи октоподот плива наназад) два до два и пол метри.
Млазното движење може да се најде и во растителниот свет. На пример, зрелите плодови на „лудата краставица“, со најмал допир, отскокнуваат од дршката, а леплива течност со семиња насилно се исфрла од дупката што се добива. Самата краставица лета во спротивна насока до 12 m.
Знаејќи го законот за зачувување на импулсот, можете да ја промените сопствената брзина на движење на отворен простор. Ако сте во чамец и имате неколку тешки камења, тогаш фрлањето камења во одредена насока ќе ве придвижи во спротивна насока. Истото ќе се случи и во вселената, но таму користат млазни мотори за ова.
Секој знае дека истрелот од пиштол е придружен со одвратен удар. Ако тежината на куршумот е еднаква на тежината на пиштолот, тие би се разлетале со иста брзина. Одвратноста се јавува затоа што исфрлената маса на гасови создава реактивна сила, благодарение на која може да се обезбеди движење и во воздухот и во безвоздушниот простор. И колку е поголема масата и брзината на гасовите што течат, толку е поголема силата на одвратност што ја чувствува нашето рамо, толку е посилна реакцијата на пиштолот, толку е поголема реактивната сила.
Примена на млазен погон во технологијата
Со векови човештвото сонувало за вселенски лет. Писателите на научна фантастика предложија различни средства за постигнување на оваа цел. Во 17 век се појави приказна на францускиот писател Сирано де Бержерак за летот до Месечината. Херојот на оваа приказна стигна до Месечината во железна количка, над која постојано фрлаше силен магнет. Привлечена кон него, количката се креваше сè повисоко и повисоко над Земјата додека не стигна до Месечината. А баронот Минхаузен рече дека се искачил на Месечината покрај стебленцето на гравот.
На крајот на првиот милениум од нашата ера, Кина измисли млазен погон, кој напојуваше ракети - бамбусови цевки полни со барут, тие исто така се користеа како забава. Еден од првите проекти за автомобили беше исто така со млазен мотор и овој проект му припаѓаше на Њутн
Авторот на првиот светски проект за млазен авион наменет за човечки лет беше рускиот револуционер Н.И. Кибалчич. Бил погубен на 3 април 1881 година за учество во обидот за атентат врз императорот Александар II. Својот проект го разви во затвор откако беше осуден на смрт. Кибалчич напиша: „Додека сум во затвор, неколку дена пред мојата смрт, го пишувам овој проект. Верувам во изводливоста на мојата идеја и оваа вера ме поддржува во мојата ужасна ситуација... мирно ќе се соочам со смртта, знаејќи дека мојата идеја нема да умре со мене“.
Идејата за користење ракети за вселенски летови беше предложена на почетокот на овој век од рускиот научник Константин Едуардович Циолковски. Во 1903 година, во печат се појави напис од наставникот во гимназијата во Калуга, К.Е. Циолковски „Истражување на светските простори со помош на реактивни инструменти“. Ова дело ја содржи најважната математичка равенка за астронаутиката, сега позната како „формулата Циолковски“, која го опишува движењето на телото со променлива маса. Последователно, тој разви дизајн за ракетен мотор со течно гориво, предложи дизајн на ракета со повеќе фази и ја изрази идејата за можноста за создавање цели вселенски градови во ниската орбита на Земјата. Тој покажа дека единствениот уред способен да ја победи гравитацијата е ракета, т.е. уред со млазен мотор кој користи гориво и оксидатор кој се наоѓа на самиот уред.
Млазното движење во природата и технологијата е многу чест феномен. Во природата, тоа се случува кога еден дел од телото се одвојува со одредена брзина од некој друг дел. Во овој случај, реактивната сила се појавува без интеракција на овој организам со надворешните тела.
За да разбереме за што зборуваме, најдобро е да погледнеме примери. во природата и технологијата се многубројни. Прво ќе зборуваме за тоа како животните го користат, а потоа како се користи во технологијата.
Медуза, ларви од вилинско коњче, планктони и мекотели
Многу луѓе додека пливале во морето наишле на медуза. Во Црното Море, во секој случај, ги има во изобилство. Сепак, не сите сфатија дека медузата се движи со помош на млазен погон. Истиот метод го користат ларвите од вилинско коњче, како и некои претставници на морски планктони. Ефикасноста на безрбетните морски животни кои го користат често е многу повисока од онаа на техничките пронајдоци.
Многу мекотели се движат на начин што нè интересира. Примерите вклучуваат сипа, лигњи и октопод. Конкретно, школката од фестонирам може да се движи напред со помош на млаз вода што се исфрла од лушпата кога нејзините вентили се остро компресирани.
А ова се само неколку примери од животот на животинскиот свет кои може да се наведат за да се прошири на темата: „Меактен погон во секојдневниот живот, природата и технологијата“.
Како се движи сипата?
Сипата е исто така многу интересна во овој поглед. Како и многу цефалоподи, тој се движи во вода користејќи го следниов механизам. Преку специјална инка сместена пред телото, како и преку страничен шлиц, сипата внесува вода во жабрената празнина. Потоа енергично го фрла низ инката. Сипата ја насочува цевката со инка назад или на страна. Движењето може да се изврши во различни насоки.
Методот што го користи салпата
Методот што го користи салпата е исто така љубопитен. Ова е името на морско животно кое има проѕирно тело. Кога се движи, салпата црпи вода користејќи го предниот отвор. Водата завршува во широка празнина, а во неа дијагонално се наоѓаат жабри. Дупката се затвора кога салпата ќе испие голема голтка вода. Неговите попречни и надолжни мускули се собираат, притискајќи го целото тело на животното. Водата се исфрла низ задната дупка. Животното се движи напред поради реакцијата на млазот што тече.
Лигњи - „живи торпеда“
Најголем интерес е, можеби, млазниот мотор што го има лигњите. Ова животно се смета за најголем претставник на безрбетниците, кои живеат на големи океански длабочини. Во авионската навигација, лигњите постигнаа вистинско совршенство. Дури и телото на овие животни по својата надворешна форма наликува на ракета. Или подобро кажано, оваа ракета ја копира лигњите, бидејќи токму лигњите го имаат неспорниот примат во ова прашање. Ако треба бавно да се движи, животното за тоа користи голема перка во облик на дијамант, која одвреме-навреме се витка. Доколку е потребно брзо фрлање, млазен мотор доаѓа на помош.
Телото на мекотелот е опкружено од сите страни со мантија - мускулно ткиво. Речиси половина од вкупниот волумен на телото на животното е волуменот на неговата празнина. Лигњите ја користат шуплината на мантија за да се движат со цицање вода во неа. Потоа тој остро го исфрла собраниот млаз вода низ тесна млазница. Како резултат на ова, турка наназад со голема брзина. Во исто време, лигњата ги превиткува сите 10 пипала во јазол над главата за да добие рационализирана форма. Млазницата содржи посебен вентил, а мускулите на животното можат да го свртат. Така, насоката на движење се менува.
Импресивна брзина на лигњи
Мора да се каже дека моторот за лигњи е многу економичен. Брзината што е способна да ја достигне може да достигне 60-70 km/h. Некои истражувачи дури веруваат дека може да достигне и до 150 km/h. Како што можете да видите, лигњите за ништо не се нарекуваат „живо торпедо“. Може да се сврти во саканата насока, свиткувајќи ги пипалата свиткани во сноп надолу, нагоре, лево или десно.
Како лигњите го контролираат движењето?
Бидејќи воланот е многу голем во споредба со големината на самото животно, доволно е само мало движење на воланот за лигњата лесно да избегне судир со пречка, дури и да се движи со максимална брзина. Ако нагло го свртите, животното веднаш ќе брза во спротивна насока. Лигњите го свиткуваат крајот на инката назад и, како резултат на тоа, прво може да ја лизне главата. Ако го свитка надесно, ќе биде фрлен налево од млазниот удар. Меѓутоа, кога е неопходно брзо да се плива, инката секогаш се наоѓа директно помеѓу пипалата. Во овој случај, животното прво брза со опашката, како трчање на рак кој брзо се движи ако има агилност на тркач.
Кога нема потреба од брзање, сипите и лигњите пливаат, бранувајќи се со перките. Низ нив минуваат минијатурни бранови од напред кон назад. Лигњите и сипата се лизгаат благодатно. Тие само одвреме-навреме се туркаат со млаз вода што излегува од под нивната мантија. Во такви моменти јасно се видливи индивидуалните удари кои мекотелот ги прима при ерупција на млазови вода.
Летечки лигњи
Некои цефалоподи се способни да забрзаат до 55 km/h. Се чини дека никој не направил директни мерења, но можеме да дадеме таква бројка врз основа на опсегот и брзината на летечките лигњи. Излегува дека има такви луѓе. Лигњата Stenoteuthis е најдобриот пилот од сите мекотели. Англиските морнари го нарекуваат летечки лигњи (летечки лигњи). Ова животно, чија фотографија е претставена погоре, е со мала големина, приближно со големина на харинга. Толку брзо брка риба што честопати скока од водата, прелистувајќи ја како стрела по нејзината површина. Овој трик го користи и кога е во опасност од предатори - скуша и туна. Имајќи развиено максимален млазен удар во водата, лигњите се лансираат во воздухот, а потоа летаат повеќе од 50 метри над брановите. Кога лета, тој е толку високо што честите летачки лигњи завршуваат на палубите на бродовите. Висината од 4-5 метри во никој случај не е рекорд за нив. Понекогаш летечките лигњи летаат уште повисоко.
Д-р Рис, истражувач на мекотели од Велика Британија, во својата научна статија опиша претставник на овие животни, чија должина на телото беше само 16 см. Сепак, тој можеше да прелета прилично растојание низ воздухот, по што слета на мост на јахта. А висината на овој мост беше речиси 7 метри!
Има моменти кога бродот е нападнат од многу летечки лигњи одеднаш. Требиус Нигер, антички писател, еднаш раскажал тажна приказна за брод кој изгледал како да не може да ја издржи тежината на овие морски животни и потонал. Интересно е тоа што лигњите можат да полетаат дури и без забрзување.
Летечки октоподи
Октоподите имаат и способност да летаат. Жан Верани, француски натуралист, гледал како еден од нив забрзува во својот аквариум, а потоа одеднаш скокнал од водата. Животното опиша лак од околу 5 метри во воздухот, а потоа падна во аквариумот. Октоподот, добивајќи ја брзината неопходна за скок, се движеше не само благодарение на млазниот потисок. Веслаше и со пипалата. Октоподите се вреќички, па пливаат полошо од лигњите, но во критичните моменти овие животни можат да ги поттикнат најдобрите спринтери. Работниците на аквариумот во Калифорнија сакале да фотографираат октопод кој напаѓа рак. Сепак, октоподот, брзајќи кон својот плен, развил таква брзина што фотографиите, дури и кога користеле специјален режим, се покажале како заматени. Тоа значи дека фрлањето траело само дел од секундата!
Сепак, октоподите обично пливаат прилично бавно. Научникот Џозеф Сејнл, кој ги проучувал миграциите на октоподите, открил дека октоподот, чија големина е 0,5 m, плива со просечна брзина од приближно 15 km/h. Секој млаз вода што ќе го исфрли од инката го придвижува напред (поточно назад, бидејќи плива наназад) за околу 2-2,5 m.
„Краставица за прскање“
Реактивното движење во природата и технологијата може да се разгледа со користење на примери од растителниот свет за да се илустрира. Едно од најпознатите се зрелите плодови на т.н. Тие отскокнуваат од дршката при најмал допир. Потоа, од добиената дупка, со голема сила се исфрла специјална леплива течност што ги содржи семките. Самата краставица лета во спротивна насока на растојание до 12 m.
Закон за зачувување на моментумот
Дефинитивно треба да зборувате за тоа кога размислувате за млазното движење во природата и технологијата. Познавањето на законот за зачувување на импулсот ни овозможува да ја промениме, особено, нашата сопствена брзина на движење ако сме во отворен простор. На пример, седите во чамец и имате неколку камења со вас. Ако ги фрлите во одредена насока, чамецот ќе се движи во спротивна насока. Овој закон се применува и во вселената. Сепак, за оваа намена користат
Кои други примери на млазен погон може да се забележат во природата и технологијата? Многу добро илустрирано со примерот на пиштол.
Како што знаете, шут од него секогаш е придружен со одвратен удар. Да речеме дека тежината на куршумот била еднаква на тежината на пиштолот. Во овој случај, тие би се разлетале со иста брзина. Одвратноста се јавува затоа што се создава реактивна сила, бидејќи има фрлена маса. Благодарение на оваа сила, движењето е обезбедено и во безвоздушен простор и во воздухот. Колку е поголема брзината и масата на гасовите што течат, толку е поголема силата на повлекување што ја чувствува нашето рамо. Според тоа, колку е посилна реакцијата на пиштолот, толку е поголема реакцијата сила.
Сонува да лета во вселената
Млазниот погон во природата и технологијата е извор на нови идеи за научниците многу години. Со векови, човештвото сонувало да лета во вселената. Употребата на млазен погон во природата и технологијата, мора да се претпостави, во никој случај не се исцрпи.
И се започна со сон. Писателите на научна фантастика пред неколку векови ни понудија различни начини како да ја постигнеме оваа посакувана цел. Во 17 век, Сирано де Бержерак, француски писател, создаде приказна за летот до Месечината. Неговиот херој стигна до Земјиниот сателит користејќи железна количка. Тој постојано фрлаше силен магнет врз оваа структура. Кочијата, привлечена кон него, се издигнуваше сè повисоко и повисоко над Земјата. На крајот стигнала до Месечината. Друг познат лик, Барон Минхаузен, се искачи на Месечината со помош на дршка од грав.
Се разбира, во тоа време малку се знаеше за тоа како употребата на млазен погон во природата и технологијата може да го олесни животот. Но, летот на фенси секако отвори нови хоризонти.
На пат кон извонредно откритие
Во Кина на крајот на I милениум од нашата ера. д. измислил млазен погон за напојување на ракети. Последните беа едноставно бамбусови цевки кои беа наполнети со барут. Овие ракети беа лансирани за забава. Млазниот мотор се користел во еден од првите дизајни на автомобили. Оваа идеја му припаѓала на Њутн.
Н.И., исто така, размислуваше за тоа како се појавува млазното движење во природата и технологијата. Кибалчич. Станува збор за руски револуционер, автор на првиот проект на млазен авион, кој е наменет за човечки лет. Револуционерот, за жал, беше погубен на 3 април 1881 година. Кибалчич беше обвинет за учество во обидот за атентат врз Александар Втори. Веќе во затвор, додека го чекал извршувањето на смртната казна, тој продолжил да проучува една таква интересна појава како што е млазното движење во природата и технологијата, што се случува кога дел од предмет се одвојува. Како резултат на овие истражувања, тој го разви својот проект. Кибалчич напиша дека оваа идеја го поддржува во неговата позиција. Тој е подготвен мирно да се соочи со својата смрт, знаејќи дека вакво важно откритие нема да умре со него.
Имплементација на идејата за лет во вселената
Манифестацијата на млазен погон во природата и технологијата продолжи да ја проучува К. Е. Циолковски (неговата фотографија е претставена погоре). На почетокот на 20 век, овој голем руски научник ја предложи идејата за користење ракети за вселенски летови. Неговата статија за ова прашање се појави во 1903 година. Презентираше математичка равенка која стана најважна за астронаутиката. Во нашево време е познато како „формулата Циолковски“. Оваа равенка го опиша движењето на телото со променлива маса. Во неговите понатамошни дела, тој презентираше дијаграм на ракетен мотор кој работи на течно гориво. Циолковски, проучувајќи ја употребата на млазен погон во природата и технологијата, разви повеќестепен дизајн на ракета. Тој, исто така, излезе со идеја за можноста за создавање цели вселенски градови во ниската орбита на Земјата. Ова се откритијата до кои дошол научникот додека го проучувал млазниот погон во природата и технологијата. Ракетите, како што покажа Циолковски, се единствените уреди кои можат да ја совладаат ракетата.Тој ја дефинира како механизам со млазен мотор кој го користи горивото и оксидаторот што се наоѓа на неа. Овој уред ја трансформира хемиската енергија на горивото, што станува кинетичка енергија на гасниот млаз. Самата ракета почнува да се движи во спротивна насока.
Конечно, научниците, откако го проучувале реактивното движење на телата во природата и технологијата, преминале на пракса. Претстоеше голема задача за остварување на долгогодишниот сон на човештвото. И група советски научници, предводени од академик С.П. Королев, се справија со тоа. Таа ја реализираше идејата на Циолковски. Првиот вештачки сателит на нашата планета беше лансиран во СССР на 4 октомври 1957 година. Секако, беше искористена ракета.
Ју А. Гагарин (на сликата погоре) беше човекот кој ја имаше честа да биде првиот што полета во вселената. Овој важен настан за светот се случи на 12 април 1961 година. Гагарин леташе низ целиот свет со сателитот Восток. СССР беше првата држава чии ракети стигнаа до Месечината, летаа околу неа и ја фотографираа страната невидлива од Земјата. Покрај тоа, Русите за прв пат ја посетија Венера. Тие донесоа научни инструменти на површината на оваа планета. Американскиот астронаут Нил Армстронг е првиот човек што чекорел на површината на Месечината. Тој слета на него на 20 јули 1969 година. Во 1986 година, Вега 1 и Вега 2 (бродови кои припаѓаат на СССР) ја истражуваа од непосредна близина Халеевата комета, која се приближува до Сонцето само еднаш на секои 76 години. Истражувањето на вселената продолжува...
Како што можете да видите, физиката е многу важна и корисна наука. Млазен погон во природата и технологијата е само едно од интересните прашања за кои се дискутира во него. И достигнувањата на оваа наука се многу, многу значајни.
Како млазниот погон се користи во природата и технологијата овие денови
Во физиката, особено важни откритија се направени во последните неколку векови. Додека природата останува практично непроменета, технологијата се развива со брзо темпо. Во денешно време, принципот на млазен погон е широко користен не само од различни животни и растенија, туку и во астронаутиката и авијацијата. Во вселената не постои медиум што телото би можело да го користи за да комуницира со цел да ја промени големината и насоката на неговата брзина. Затоа само ракети можат да се користат за летање во безвоздушен простор.
Денес, млазниот погон активно се користи во секојдневниот живот, природата и технологијата. Тоа веќе не е мистерија како порано. Меѓутоа, човештвото не треба да застане тука. Нови хоризонти се напред. Би сакал да верувам дека движењето на млазот во природата и технологијата, накратко опишано во статијата, ќе инспирира некого да направи нови откритија.