การเคลื่อนที่เชิงปฏิกิริยาในวิชาฟิสิกส์คืออะไร ประวัติความเป็นมาของการพัฒนาเทคโนโลยีเจ็ท

ในส่วนนี้เราจะพิจารณาการเคลื่อนที่ของวัตถุที่มีมวลแปรผัน การเคลื่อนไหวประเภทนี้มักพบในธรรมชาติและในระบบทางเทคนิค เป็นตัวอย่าง เราสามารถกล่าวถึง:

การตกของหยดระเหย

การเคลื่อนที่ของภูเขาน้ำแข็งที่กำลังละลายบนพื้นผิวมหาสมุทร

การเคลื่อนไหวของปลาหมึกหรือแมงกะพรุน

การบินจรวด

ด้านล่างนี้เราจะได้สมการเชิงอนุพันธ์ง่ายๆ ที่อธิบายการเคลื่อนที่ของวัตถุที่มีมวลแปรผัน โดยพิจารณาการบินของจรวด

สมการเชิงอนุพันธ์ของการขับเคลื่อนด้วยไอพ่น

การขับเคลื่อนด้วยไอพ่นนั้นมีพื้นฐานมาจาก กฎข้อที่สามของนิวตัน โดยที่ “แรงกระทำมีขนาดเท่ากันและมีทิศทางตรงกันข้ามกับแรงปฏิกิริยา” ก๊าซร้อนที่ออกมาจากหัวฉีดจรวดจะสร้างแรงกระทำ เรียกว่าแรงปฏิกิริยาที่กระทำในทิศทางตรงกันข้าม แรงดึง- แรงนี้เป็นสิ่งที่รับประกันความเร่งของจรวด

ปล่อยให้มวลเริ่มต้นของจรวดเป็น \(m,\) และความเร็วเริ่มต้นเป็น \(v.\) หลังจากนั้นครู่หนึ่ง \(dt\) มวลของจรวดจะลดลงตามจำนวน \(dm\) โดยที่ อันเป็นผลมาจากการเผาไหม้เชื้อเพลิง สิ่งนี้จะเพิ่มความเร็วจรวดโดย \(dv.\) ใช้ กฎการอนุรักษ์โมเมนตัม สู่ระบบ "จรวด+การไหลของแก๊ส" ณ เวลาเริ่มแรก โมเมนตัมของระบบคือ \(mv.\) หลังจากช่วงเวลาสั้นๆ \(dt\) โมเมนตัมของจรวดจะเป็น \[(p_1) = \left((m - dm) \right)\left((v + dv) \right),\] และโมเมนตัมที่เกี่ยวข้องกับก๊าซไอเสียในระบบพิกัดที่สัมพันธ์กับโลกจะเท่ากับ \[(p_2) = dm\left((v - u) \right),\] โดยที่ \(u\) - อัตราการไหลของก๊าซ สัมพันธ์กับโลก ในที่นี้เราพิจารณาว่าความเร็วของก๊าซที่ไหลออกนั้นมีทิศทางตรงกันข้ามกับความเร็วของจรวด (รูปที่ \(1\)) จึงมีเครื่องหมายลบอยู่หน้า \(u\)

ตามกฎการอนุรักษ์โมเมนตัมรวมของระบบ เราสามารถเขียนได้: \[ (p = (p_1) + (p_2),)\;\; (\ลูกศรขวา mv = \left((m - dm) \right)\left((v + dv) \right) + dm\left((v - u) \right).) \]

รูปที่ 1

เมื่อแปลงสมการนี้ เราจะได้: \[\require(cancel) \cancel(\color(blue)(mv)) = \cancel(\color(blue)(mv)) - \cancel(\color(red)(vdm) ) ) + mdv - dmdv + \cancel(\color(red)(vdm)) - udm \] ในสมการสุดท้าย คำว่า \(dmdv,\) สามารถละเลยได้เมื่อพิจารณาการเปลี่ยนแปลงเล็กน้อยในปริมาณเหล่านี้ ผลที่ได้คือสมการจะเขียนอยู่ในรูปแบบ \ หารทั้งสองข้างด้วย \(dt,\) เพื่อแปลงสมการให้อยู่ในรูป กฎข้อที่สองของนิวตัน :\ สมการนี้เรียกว่า สมการเชิงอนุพันธ์ของการเคลื่อนที่ของเจ็ท - ด้านขวาของสมการคือ แรงดึง\(T:\) \ จากสูตรผลลัพธ์จะเห็นได้ชัดว่าแรงฉุดเป็นสัดส่วน อัตราการไหลของก๊าซ และ อัตราการเผาไหม้เชื้อเพลิง - แน่นอนว่าสมการเชิงอนุพันธ์นี้อธิบายถึงกรณีในอุดมคติ มันไม่ได้คำนึงถึง แรงโน้มถ่วง และ แรงทางอากาศพลศาสตร์ - การพิจารณาสิ่งเหล่านี้ทำให้เกิดภาวะแทรกซ้อนที่สำคัญของสมการเชิงอนุพันธ์

สูตร Tsiolkovsky

หากเรารวมสมการเชิงอนุพันธ์ที่ได้มาข้างต้น เราจะได้ความขึ้นอยู่กับความเร็วของจรวดกับมวลของเชื้อเพลิงที่ถูกเผาไหม้ สูตรผลลัพธ์เรียกว่า สมการแรงขับไอพ่นในอุดมคติ หรือ สูตร Tsiolkovsky ซึ่งนำออกมาในปี \(1897\)

เพื่อให้ได้สูตรที่ระบุ จะสะดวกในการเขียนสมการเชิงอนุพันธ์ใหม่ในรูปแบบต่อไปนี้: \ เมื่อแยกตัวแปรและปริพันธ์ เราจะพบว่า: \[ (dv = u\frac((dm))(m),)\;\ ; (\ลูกศรขวา \int\limits_((v_0))^((v_1)) (dv) = \int\limits_((m_0))^((m_1)) (u\frac((dm))(m)) .) \] โปรดทราบว่า \(dm\) หมายถึงการลดลงของมวล ดังนั้นเราจึงหาส่วนเพิ่ม \(dm\) โดยมีเครื่องหมายลบ ดังนั้น สมการจะอยู่ในรูปแบบ: \[ (\left. v \right|_((v_0))^((v_1)) = - u\left. (\left((\ln m) \right) ) \right |_((m_0))^((m_1)),)\;\; (\ลูกศรขวา (v_1) - (v_0) = u\ln \frac(((m_0)))(((m_1))).) \] โดยที่ \((v_0)\) และ \((v_1)\) คือความเร็วเริ่มต้นและความเร็วสุดท้ายของจรวด และ \((m_0)\) และ \((m_1)\) คือมวลเริ่มต้นและความเร็วสุดท้ายของจรวด ตามลำดับ

สมมติว่า \((v_0) = 0,\) เราได้สูตรที่ได้มาจาก Tsiolkovsky: \ สูตรนี้กำหนดความเร็วของจรวด ขึ้นอยู่กับการเปลี่ยนแปลงของมวลในขณะที่เชื้อเพลิงเผาไหม้ เมื่อใช้สูตรนี้ คุณสามารถประมาณปริมาณเชื้อเพลิงที่จำเป็นในการเร่งความเร็วจรวดได้อย่างคร่าวๆ

กฎของนิวตันช่วยอธิบายปรากฏการณ์ทางกลที่สำคัญมาก - แรงขับเจ็ท- นี่คือชื่อที่ตั้งให้กับการเคลื่อนไหวของร่างกายที่เกิดขึ้นเมื่อบางส่วนถูกแยกออกจากร่างกายด้วยความเร็วเท่าใดก็ได้

ตัวอย่างเช่น ลองใช้ลูกบอลยางสำหรับเด็ก พองลมแล้วปล่อย เราจะเห็นว่าเมื่ออากาศเริ่มปล่อยไปในทิศทางหนึ่งลูกบอลก็จะลอยไปในทิศทางอื่น นี่คือการเคลื่อนไหวเชิงโต้ตอบ

ตัวแทนบางส่วนของโลกของสัตว์เคลื่อนไหวตามหลักการขับเคลื่อนด้วยไอพ่น เช่น ปลาหมึกและปลาหมึกยักษ์ โดยจะปล่อยน้ำที่พวกมันดูดซับออกมาเป็นระยะ พวกมันสามารถเข้าถึงความเร็วสูงสุด 60-70 กม./ชม. แมงกะพรุน ปลาหมึก และสัตว์อื่นๆ บางชนิดเคลื่อนไหวในลักษณะเดียวกัน

ตัวอย่างของการขับเคลื่อนด้วยไอพ่นสามารถพบได้ในโลกของพืช ตัวอย่างเช่นผลไม้สุกของแตงกวา "บ้า" ด้วยการสัมผัสเพียงเล็กน้อยกระเด็นออกจากก้านและของเหลวที่มีรสขมที่มีเมล็ดจะถูกโยนออกจากรูที่เกิดขึ้นในบริเวณที่มีก้านแยกออกจากกัน แตงกวาเองก็บินไปในทิศทางตรงกันข้าม

การเคลื่อนที่เชิงปฏิกิริยาที่เกิดขึ้นเมื่อน้ำถูกปล่อยออกมาสามารถสังเกตได้ในการทดลองต่อไปนี้ เทน้ำลงในกรวยแก้วที่เชื่อมต่อกับท่อยางที่มีปลายรูปตัว L (รูปที่ 20) เราจะเห็นว่าเมื่อน้ำเริ่มไหลออกจากท่อ ตัวท่อเองก็จะเริ่มเคลื่อนที่และเบี่ยงเบนไปในทิศทางตรงกันข้ามกับทิศทางการไหลของน้ำ

เที่ยวบินจะขึ้นอยู่กับหลักการขับเคลื่อนด้วยไอพ่น ขีปนาวุธ- จรวดอวกาศสมัยใหม่เป็นเครื่องบินที่ซับซ้อนมากซึ่งประกอบด้วยชิ้นส่วนหลายแสนล้านชิ้น มวลของจรวดนั้นมหาศาล ประกอบด้วยมวลของของไหลทำงาน (เช่น ก๊าซร้อนที่เกิดขึ้นจากการเผาไหม้เชื้อเพลิงและปล่อยออกมาในรูปของกระแสน้ำเจ็ต) และมวลสุดท้ายหรือตามที่พวกเขากล่าวว่ามวล "แห้ง" ของจรวดที่เหลืออยู่หลังจาก สารทำงานถูกขับออกจากจรวด

ในทางกลับกัน มวล "แห้ง" ของจรวดประกอบด้วยมวลของโครงสร้าง (เช่น เปลือกจรวด เครื่องยนต์ และระบบควบคุม) และมวลของน้ำหนักบรรทุก (เช่น อุปกรณ์ทางวิทยาศาสตร์ ร่างกายของยานอวกาศที่ปล่อยสู่วงโคจร) ลูกเรือและระบบช่วยชีวิตเรือ)

เมื่อของเหลวทำงานหมดอายุ รถถังที่ปล่อยออกมา ส่วนที่เกินของเปลือก ฯลฯ จะเริ่มสร้างภาระให้กับจรวดด้วยสินค้าที่ไม่จำเป็น ทำให้เร่งความเร็วได้ยาก ดังนั้นเพื่อให้บรรลุความเร็วจักรวาลจึงใช้จรวดคอมโพสิต (หรือหลายขั้นตอน) (รูปที่ 21) ในตอนแรกมีเพียงบล็อกระยะที่ 1 เท่านั้นที่ทำงานในจรวดดังกล่าว เมื่อเชื้อเพลิงสำรองในบล็อกเหล่านั้นหมด พวกมันจะถูกแยกออกและเปิดใช้งานด่านที่สอง หลังจากที่เชื้อเพลิงในนั้นหมดแล้วก็จะถูกแยกออกและเปิดสเตจที่ 3 ดาวเทียมหรือยานอวกาศอื่น ๆ ที่อยู่ในหัวจรวดถูกคลุมด้วยแฟริ่งส่วนหัว 4 ซึ่งมีรูปร่างเพรียวบางซึ่งช่วยลด แรงต้านอากาศเมื่อจรวดบินไปในชั้นบรรยากาศโลก

เมื่อไอพ่นก๊าซพุ่งออกจากจรวดด้วยความเร็วสูง ตัวจรวดจะพุ่งไปในทิศทางตรงกันข้าม ทำไมสิ่งนี้ถึงเกิดขึ้น?

ตามกฎข้อที่สามของนิวตัน แรง F ซึ่งจรวดกระทำต่อของไหลทำงานจะมีขนาดเท่ากันและตรงข้ามกับแรง F" ซึ่งของเหลวทำงานกระทำต่อตัวจรวด:

แรง F" (ซึ่งเรียกว่าแรงปฏิกิริยา) จะช่วยเร่งจรวด

จากความเท่าเทียมกัน (10.1) แรงกระตุ้นที่ส่งไปยังร่างกายจะเท่ากับผลคูณของแรงและเวลาที่เกิดการกระทำ ดังนั้นแรงที่เท่ากันซึ่งกระทำในเวลาเดียวกันจะให้แรงกระตุ้นที่เท่ากันแก่ร่างกาย ในกรณีนี้ พัลส์ m p v p ที่ได้รับจากจรวดจะต้องสอดคล้องกับพัลส์ m แก๊ส v ก๊าซของก๊าซที่พุ่งออกมา:

m р v р = ม. แก๊ส v แก๊ส

ตามมาด้วยความเร็วของจรวด

มาวิเคราะห์นิพจน์ผลลัพธ์กัน เราจะเห็นว่าความเร็วของจรวดยิ่งมากขึ้น ความเร็วของก๊าซที่ปล่อยออกมาก็จะยิ่งมากขึ้น และอัตราส่วนของมวลของของไหลทำงาน (เช่น มวลของเชื้อเพลิง) ต่อมวลสุดท้าย (“แห้ง”) ของ จรวด

สูตร (12.2) เป็นเพียงค่าประมาณ ไม่ได้คำนึงว่าเมื่อเชื้อเพลิงเผาไหม้ มวลของจรวดที่บินได้จะน้อยลงเรื่อยๆ สูตรที่แน่นอนสำหรับความเร็วจรวดได้รับครั้งแรกในปี พ.ศ. 2440 โดย K. E. Tsiolkovsky ดังนั้นจึงมีชื่อของเขา

สูตร Tsiolkovsky ช่วยให้คุณคำนวณปริมาณเชื้อเพลิงสำรองที่จำเป็นในการบอกความเร็วจรวดที่กำหนด ตารางที่ 3 แสดงอัตราส่วนของมวลเริ่มต้นของจรวด m0 ต่อมวลสุดท้าย m ซึ่งสอดคล้องกับความเร็วที่แตกต่างกันของจรวดที่ความเร็วไอพ่นก๊าซ (สัมพันธ์กับจรวด) v = 4 กม./วินาที

ตัวอย่างเช่น ในการกำหนดให้จรวดมีความเร็วเกินความเร็วของการไหลของก๊าซ 4 เท่า (v p = 16 กม./วินาที) จำเป็นที่มวลเริ่มต้นของจรวด (รวมเชื้อเพลิง) จะต้องมากกว่ามวลสุดท้าย (“แห้ง”) มวลของจรวด 55 เท่า (m 0 /m = 55) ซึ่งหมายความว่าส่วนแบ่งส่วนใหญ่ของมวลรวมของจรวดเมื่อปล่อยควรเป็นมวลเชื้อเพลิง เมื่อเปรียบเทียบแล้ว เพย์โหลดควรมีมวลน้อยมาก

การสนับสนุนที่สำคัญในการพัฒนาทฤษฎีการขับเคลื่อนด้วยไอพ่นเกิดขึ้นโดยร่วมสมัยของ K. E. Tsiolkovsky นักวิทยาศาสตร์ชาวรัสเซีย I. V. Meshchersky (1859-1935) สมการการเคลื่อนที่ของร่างกายที่มีมวลแปรผันนั้นตั้งชื่อตามเขา

1. เครื่องยนต์ไอพ่นคืออะไร? ยกตัวอย่าง. 2. จากการทดลองดังรูปที่ 22 เมื่อน้ำไหลออกทางท่อโค้ง ถังจะหมุนไปในทิศทางที่ลูกศรชี้ อธิบายปรากฏการณ์. 3. อะไรเป็นตัวกำหนดความเร็วที่จรวดได้รับหลังจากการเผาไหม้เชื้อเพลิง?

กระทรวงศึกษาธิการและวิทยาศาสตร์แห่งสหพันธรัฐรัสเซีย
FGOU SPO "วิทยาลัยการก่อสร้าง Perevozsky"
เชิงนามธรรม
การลงโทษ:
ฟิสิกส์
หัวข้อ: แรงขับเจ็ท

สมบูรณ์:
นักเรียน
กลุ่ม 1-121
โอคูเนวา อเลน่า
ตรวจสอบแล้ว:
พี.แอล.วินีอามินอฟนา

เมืองเปเรวอซ
2554
เนื้อหา:

บทนำ: เครื่องยนต์ไอพ่นคืออะไร………………………………………………………… …..…………………………………..3
กฎการอนุรักษ์โมเมนตัม……………………………………………………………….4
การประยุกต์ระบบขับเคลื่อนด้วยไอพ่นในธรรมชาติ………………..….…....5
การประยุกต์เทคโนโลยีขับเคลื่อนด้วยไอพ่น…….…………...…..….….6
เครื่องยนต์ไอพ่น “ขีปนาวุธข้ามทวีป”…………..………...…7
พื้นฐานทางกายภาพของการทำงานของเครื่องยนต์ไอพ่น..................... .................... 8
การจำแนกประเภทของเครื่องยนต์ไอพ่นและคุณลักษณะการใช้งาน………………………………………………………………………….………….…….9
คุณสมบัติของการออกแบบและการสร้างเครื่องบิน…..…10
สรุป………………………………………………………………………………………………….11
รายการอ้างอิง……………………………………………………… …..12

"แรงขับเจ็ท"
การเคลื่อนไหวปฏิกิริยาคือการเคลื่อนไหวของวัตถุที่เกิดจากการแยกบางส่วนออกจากร่างกายด้วยความเร็วที่แน่นอน การเคลื่อนที่ของไอพ่นอธิบายตามกฎการอนุรักษ์โมเมนตัม
การขับเคลื่อนด้วยไอพ่นซึ่งปัจจุบันใช้ในเครื่องบิน จรวด และยานอวกาศ เป็นลักษณะของหมึกยักษ์ ปลาหมึก ปลาหมึก แมงกะพรุน ซึ่งทั้งหมดนี้ใช้ปฏิกิริยา (หดตัว) ของกระแสน้ำที่พุ่งออกมาเพื่อว่ายน้ำโดยไม่มีข้อยกเว้น
ตัวอย่างของการขับเคลื่อนด้วยไอพ่นสามารถพบได้ในโลกของพืช
ในประเทศทางใต้มีพืชชนิดหนึ่งเรียกว่า "แตงกวาบ้า" ทันทีที่คุณสัมผัสผลไม้สุกคล้ายกับแตงกวาเบา ๆ มันก็กระเด็นออกจากก้านและผ่านรูที่เกิดของเหลวที่มีเมล็ดก็ลอยออกมาจากผลไม้เหมือนน้ำพุด้วยความเร็วสูงถึง 10 เมตรต่อวินาที

แตงกวาเองก็บินไปในทิศทางตรงกันข้าม แตงกวาบ้า (หรือเรียกว่า "ปืนพกผู้หญิง") ยิงได้ไกลกว่า 12 เมตร

“กฎการอนุรักษ์โมเมนตัม”
ในระบบปิด ผลรวมเวกเตอร์ของแรงกระตุ้นของวัตถุทั้งหมดที่รวมอยู่ในระบบจะยังคงคงที่สำหรับอันตรกิริยาใดๆ ของวัตถุของระบบนี้ที่มีกันและกัน
กฎพื้นฐานของธรรมชาตินี้เรียกว่ากฎการอนุรักษ์โมเมนตัม มันเป็นผลมาจากกฎข้อที่สองและสามของนิวตัน ให้เราพิจารณาสองเนื้อหาที่มีปฏิสัมพันธ์ซึ่งเป็นส่วนหนึ่งของระบบปิด
เราแสดงแรงอันตรกิริยาระหว่างวัตถุเหล่านี้โดยและตามกฎข้อที่สามของนิวตัน หากวัตถุเหล่านี้มีปฏิสัมพันธ์กันในช่วงเวลา t ดังนั้นแรงกระตุ้นของแรงอันตรกิริยาจะมีขนาดเท่ากันและมุ่งไปในทิศทางตรงกันข้าม ขอให้เราใช้กฎข้อที่สองของนิวตันกับวัตถุเหล่านี้ : :

ความเท่าเทียมกันนี้หมายความว่าโมเมนตัมรวมของวัตถุทั้งสองไม่เปลี่ยนแปลงอันเป็นผลมาจากปฏิสัมพันธ์ของวัตถุทั้งสอง เมื่อพิจารณาปฏิสัมพันธ์คู่ที่เป็นไปได้ทั้งหมดของวัตถุที่รวมอยู่ในระบบปิด เราสามารถสรุปได้ว่าแรงภายในของระบบปิดไม่สามารถเปลี่ยนโมเมนตัมรวมของมันได้ กล่าวคือ ผลรวมเวกเตอร์ของโมเมนตัมของวัตถุทั้งหมดที่รวมอยู่ในระบบนี้ การลดลงอย่างมีนัยสำคัญของมวลการปล่อยจรวดสามารถทำได้โดยใช้จรวดหลายขั้นตอนเมื่อจรวดแยกออกจากกันเมื่อเชื้อเพลิงเผาไหม้ มวลของภาชนะบรรจุที่บรรจุเชื้อเพลิง เครื่องยนต์ใช้แล้ว ระบบควบคุม ฯลฯ ไม่รวมอยู่ในกระบวนการเร่งความเร็วของจรวดที่ตามมา เป็นไปตามเส้นทางของการสร้างจรวดหลายขั้นตอนราคาประหยัดที่วิทยาศาสตร์จรวดสมัยใหม่กำลังพัฒนา

“การประยุกต์ใช้แรงขับดันในธรรมชาติ”
หอยหลายชนิดใช้การขับเคลื่อนด้วยไอพ่น - ปลาหมึกยักษ์, ปลาหมึก, ปลาหมึก ตัวอย่างเช่น หอยเชลล์ทะเลเคลื่อนที่ไปข้างหน้าเนื่องจากแรงปฏิกิริยาของกระแสน้ำที่ถูกโยนออกจากเปลือกหอยระหว่างการบีบอัดวาล์วอย่างแหลมคม

ปลาหมึกยักษ์
ปลาหมึกก็เหมือนกับปลาหมึกส่วนใหญ่ เคลื่อนที่ในน้ำในลักษณะดังต่อไปนี้ เธอนำน้ำเข้าไปในช่องเหงือกผ่านช่องด้านข้างและช่องทางพิเศษที่อยู่ด้านหน้าลำตัว จากนั้นจึงพ่นกระแสน้ำผ่านช่องทางอย่างกระตือรือร้น ปลาหมึกจะเคลื่อนท่อกรวยไปทางด้านข้างหรือด้านหลัง และเมื่อบีบน้ำออกมาอย่างรวดเร็ว ก็สามารถเคลื่อนที่ไปในทิศทางต่างๆ ได้
Salpa เป็นสัตว์ทะเลที่มีลำตัวโปร่งใส เมื่อเคลื่อนไหว มันจะรับน้ำผ่านช่องเปิดด้านหน้า และน้ำจะเข้าสู่ช่องกว้าง ซึ่งภายในเหงือกจะยืดออกแนวทแยงมุม ทันทีที่สัตว์จิบน้ำไปมาก รูจะปิดลง จากนั้นกล้ามเนื้อตามยาวและตามขวางของน้ำเกลือจะหดตัว ทั่วทั้งร่างกายหดตัว และน้ำจะถูกผลักออกทางช่องเปิดด้านหลัง ปฏิกิริยาของไอพ่นที่หลบหนีจะดันซัลปาไปข้างหน้า เครื่องยนต์ไอพ่นของปลาหมึกเป็นที่สนใจมากที่สุด ปลาหมึกเป็นสัตว์ไม่มีกระดูกสันหลังที่ใหญ่ที่สุดที่อาศัยอยู่ในส่วนลึกของมหาสมุทร ปลาหมึกได้รับความสมบูรณ์แบบสูงสุดในการนำทางด้วยเครื่องบินเจ็ท แม้แต่รูปร่างภายนอกของพวกมันก็ยังเลียนแบบจรวดได้ เมื่อรู้กฎการอนุรักษ์โมเมนตัมแล้ว คุณสามารถเปลี่ยนความเร็วในการเคลื่อนที่ของคุณเองในที่โล่งได้ หากคุณอยู่ในเรือและมีก้อนหินหนักหลายก้อน การขว้างก้อนหินไปในทิศทางที่กำหนดจะทำให้คุณเคลื่อนไปในทิศทางตรงกันข้าม สิ่งเดียวกันจะเกิดขึ้นในอวกาศ แต่ที่นั่นพวกเขาใช้เครื่องยนต์ไอพ่นเพื่อสิ่งนี้

“การประยุกต์ใช้เทคโนโลยีขับเคลื่อนด้วยไอพ่น”
ในตอนท้ายของสหัสวรรษแรก จีนได้คิดค้นระบบขับเคลื่อนด้วยไอพ่นซึ่งขับเคลื่อนจรวด - หลอดไม้ไผ่ที่เต็มไปด้วยดินปืน พวกมันยังถูกใช้เพื่อความสนุกสนานอีกด้วย หนึ่งในโครงการรถยนต์แรกๆ ก็คือเครื่องยนต์ไอพ่นเช่นกัน และโครงการนี้เป็นของนิวตัน
ผู้เขียนโครงการเครื่องบินเจ็ตโครงการแรกของโลกที่มีไว้สำหรับการบินของมนุษย์คือ N.I. คิบาลชิช. เขาถูกประหารชีวิตเมื่อวันที่ 3 เมษายน พ.ศ. 2424 จากการมีส่วนร่วมในการพยายามลอบสังหารจักรพรรดิอเล็กซานเดอร์ที่ 2 เขาพัฒนาโครงการของเขาในคุกหลังจากถูกตัดสินประหารชีวิต Kibalchich เขียนว่า: “ขณะอยู่ในคุก ไม่กี่วันก่อนที่ฉันจะเสียชีวิต ฉันกำลังเขียนโครงการนี้ ฉันเชื่อในความเป็นไปได้ของความคิดของฉัน และความศรัทธานี้สนับสนุนฉันในสถานการณ์ที่เลวร้ายของฉัน... ฉันจะเผชิญกับความตายอย่างสงบ โดยรู้ว่าความคิดของฉันจะไม่ตายไปพร้อมกับฉัน”
แนวคิดในการใช้จรวดสำหรับการบินอวกาศถูกเสนอเมื่อต้นศตวรรษนี้โดยนักวิทยาศาสตร์ชาวรัสเซีย Konstantin Eduardovich Tsiolkovsky ในปี 1903 บทความของครูโรงยิม Kaluga K.E. ปรากฏในสิ่งพิมพ์ Tsiolkovsky "การสำรวจอวกาศโลกโดยใช้เครื่องมือที่มีปฏิกิริยา" งานนี้มีสมการทางคณิตศาสตร์ที่สำคัญที่สุดสำหรับอวกาศ ซึ่งปัจจุบันรู้จักกันในชื่อ "สูตร Tsiolkovsky" ซึ่งอธิบายการเคลื่อนที่ของวัตถุที่มีมวลแปรผัน ต่อจากนั้นเขาได้พัฒนาการออกแบบเครื่องยนต์จรวดเชื้อเพลิงเหลว เสนอการออกแบบจรวดแบบหลายขั้นตอน และแสดงแนวคิดเกี่ยวกับความเป็นไปได้ในการสร้างเมืองอวกาศทั้งหมดในวงโคจรโลกต่ำ เขาแสดงให้เห็นว่าอุปกรณ์เดียวที่สามารถเอาชนะแรงโน้มถ่วงได้คือจรวดนั่นคือ อุปกรณ์ที่มีเครื่องยนต์ไอพ่นที่ใช้เชื้อเพลิงและออกซิไดเซอร์ที่อยู่บนตัวอุปกรณ์ จรวดของโซเวียตเป็นจรวดกลุ่มแรกที่ไปถึงดวงจันทร์ โคจรรอบดวงจันทร์และถ่ายภาพด้านที่มองไม่เห็นจากโลก และเป็นจรวดกลุ่มแรกที่ไปถึงดาวศุกร์และส่งเครื่องมือทางวิทยาศาสตร์ขึ้นสู่พื้นผิว ในปี พ.ศ. 2529 ยานอวกาศโซเวียตสองลำ เวกา 1 และเวกา 2 ได้สำรวจดาวหางฮัลเลย์อย่างใกล้ชิด ซึ่งเข้าใกล้ดวงอาทิตย์ทุกๆ 76 ปี

เครื่องยนต์ไอพ่น "ขีปนาวุธข้ามทวีป"
มนุษยชาติใฝ่ฝันที่จะได้เดินทางสู่อวกาศมาโดยตลอด นักเขียน - นักเขียนนิยายวิทยาศาสตร์ นักวิทยาศาสตร์ นักฝัน - เสนอวิธีการที่หลากหลายเพื่อให้บรรลุเป้าหมายนี้ แต่เป็นเวลาหลายศตวรรษที่ไม่มีนักวิทยาศาสตร์หรือนักเขียนนิยายวิทยาศาสตร์สักคนเดียวที่สามารถคิดค้นวิธีการเดียวที่บุคคลจะสามารถเอาชนะแรงโน้มถ่วงและบินสู่อวกาศได้ K. E. Tsiolkovsky เป็นผู้ก่อตั้งทฤษฎีการบินอวกาศ
เป็นครั้งแรกที่ความฝันและแรงบันดาลใจของหลาย ๆ คนเข้าใกล้ความเป็นจริงโดยนักวิทยาศาสตร์ชาวรัสเซีย Konstantin Eduardovich Tsiolkovsky (2400-2478) ซึ่งแสดงให้เห็นว่าอุปกรณ์เดียวที่สามารถเอาชนะแรงโน้มถ่วงได้คือจรวดเขาเป็นครั้งแรกที่นำเสนอ หลักฐานทางวิทยาศาสตร์เกี่ยวกับความเป็นไปได้ในการใช้จรวดเพื่อบินสู่อวกาศ นอกชั้นบรรยากาศโลก และไปยังดาวเคราะห์ดวงอื่นในระบบสุริยะ Tsoilkovsky เรียกจรวดว่าอุปกรณ์ที่มีเครื่องยนต์ไอพ่นที่ใช้เชื้อเพลิงและออกซิไดเซอร์
ดังที่คุณทราบจากหลักสูตรฟิสิกส์ การยิงจากปืนจะมาพร้อมกับการหดตัว ตามกฎของนิวตัน กระสุนและปืนจะบินไปในทิศทางที่ต่างกันด้วยความเร็วเท่ากันหากมีมวลเท่ากัน มวลของก๊าซที่ถูกปล่อยออกมาจะสร้างแรงปฏิกิริยา ซึ่งทำให้มั่นใจได้ถึงการเคลื่อนไหวทั้งในอากาศและในพื้นที่ที่ไม่มีอากาศ และทำให้เกิดการหดตัว ยิ่งไหล่ของเรารู้สึกถึงแรงถีบกลับมากเท่าใด มวลและความเร็วของก๊าซที่หลบหนีก็จะยิ่งมากขึ้นเท่านั้น ดังนั้น ยิ่งปฏิกิริยาของปืนรุนแรงขึ้นเท่าใด แรงปฏิกิริยาก็จะยิ่งมากขึ้นเท่านั้น ปรากฏการณ์เหล่านี้อธิบายได้ด้วยกฎการอนุรักษ์โมเมนตัม:
ผลรวมเวกเตอร์ (เรขาคณิต) ของแรงกระตุ้นของวัตถุที่ประกอบกันเป็นระบบปิดจะยังคงคงที่สำหรับการเคลื่อนไหวและปฏิสัมพันธ์ใด ๆ ของวัตถุของระบบ
สูตร Tsiolkovsky ที่นำเสนอเป็นรากฐานในการคำนวณขีปนาวุธสมัยใหม่ทั้งหมด หมายเลข Tsiolkovsky คืออัตราส่วนของมวลเชื้อเพลิงต่อมวลของจรวดเมื่อสิ้นสุดการทำงานของเครื่องยนต์ - ต่อน้ำหนักของจรวดเปล่า
ดังนั้นเราจึงพบว่าความเร็วสูงสุดที่จรวดสามารถทำได้นั้นขึ้นอยู่กับความเร็วของการไหลของก๊าซจากหัวฉีดเป็นหลัก และอัตราการไหลของก๊าซหัวฉีดจะขึ้นอยู่กับชนิดของเชื้อเพลิงและอุณหภูมิของหัวฉีดแก๊ส ซึ่งหมายความว่ายิ่งอุณหภูมิยิ่งสูง ความเร็วก็จะยิ่งมากขึ้น สำหรับจรวดจริงคุณต้องเลือกเชื้อเพลิงแคลอรี่สูงที่สุดที่สร้างความร้อนได้มากที่สุด สูตรแสดงให้เห็นว่า เหนือสิ่งอื่นใด ความเร็วของจรวดขึ้นอยู่กับมวลเริ่มต้นและมวลสุดท้ายของจรวด น้ำหนักส่วนใดของจรวดที่เป็นเชื้อเพลิง และส่วนใดที่ไร้ประโยชน์ (จากมุมมองของความเร็วในการบิน) โครงสร้าง: ร่างกาย กลไก ฯลฯ ง.
ข้อสรุปหลักจากสูตรของ Tsiolkovsky ในการกำหนดความเร็วของจรวดอวกาศก็คือ ในอวกาศที่ไม่มีอากาศ จรวดจะพัฒนาความเร็วที่มากขึ้น ความเร็วของก๊าซที่ไหลออกก็จะมากขึ้น และจำนวน Tsiolkovsky ก็จะยิ่งมากขึ้นเท่านั้น

"พื้นฐานทางกายภาพของการทำงานของเครื่องยนต์ไอพ่น"
เครื่องยนต์ไอพ่นทรงพลังสมัยใหม่ประเภทต่าง ๆ ขึ้นอยู่กับหลักการของปฏิกิริยาโดยตรงเช่น หลักการสร้างแรงผลักดัน (หรือแรงผลักดัน) ในรูปแบบของปฏิกิริยา (หดตัว) ของ "สารทำงาน" ที่ไหลออกจากเครื่องยนต์ซึ่งมักเป็นก๊าซร้อน ในเครื่องยนต์ทั้งหมดมีกระบวนการแปลงพลังงานสองกระบวนการ ขั้นแรก พลังงานเคมีของเชื้อเพลิงจะถูกแปลงเป็นพลังงานความร้อนของผลิตภัณฑ์จากการเผาไหม้ จากนั้นพลังงานความร้อนจะถูกนำมาใช้ในการทำงานทางกล เครื่องยนต์ดังกล่าว ได้แก่ เครื่องยนต์ลูกสูบของรถยนต์ หัวรถจักรดีเซล กังหันไอน้ำและก๊าซของโรงไฟฟ้า เป็นต้น หลังจากที่ก๊าซร้อนที่มีพลังงานความร้อนขนาดใหญ่ถูกสร้างขึ้นในเครื่องยนต์ความร้อนแล้ว พลังงานนี้จะต้องถูกแปลงเป็นพลังงานกล ท้ายที่สุดแล้ว เครื่องยนต์ทำหน้าที่ในการทำงานทางกล เพื่อ "เคลื่อนย้าย" บางสิ่งบางอย่าง เพื่อนำไปปฏิบัติ ไม่ว่าจะเป็นไดนาโม หรือหากถูกขอให้เสริมด้วยภาพวาดของโรงไฟฟ้า หัวรถจักรดีเซล รถยนต์ หรือ เครื่องบิน. เพื่อให้พลังงานความร้อนของก๊าซเปลี่ยนเป็นพลังงานกล ปริมาตรจะต้องเพิ่มขึ้น ด้วยการขยายตัวดังกล่าว ก๊าซจะทำงานซึ่งใช้พลังงานภายในและพลังงานความร้อน
หัวฉีดเจ็ทอาจมีรูปทรงที่แตกต่างกัน และยิ่งไปกว่านั้น การออกแบบที่แตกต่างกัน ขึ้นอยู่กับประเภทของเครื่องยนต์ สิ่งสำคัญคือความเร็วที่ก๊าซไหลออกจากเครื่องยนต์ หากความเร็วการไหลออกนี้ไม่เกินความเร็วที่คลื่นเสียงแพร่กระจายในก๊าซที่ไหลออก หัวฉีดจะเป็นท่อทรงกระบอกหรือเรียวธรรมดา หากความเร็วการไหลออกเกินความเร็วเสียง แสดงว่าหัวฉีดมีรูปร่างเหมือนท่อขยายหรือแคบลงก่อนแล้วจึงขยาย (หัวฉีด Lavl) ตามที่ทฤษฎีและประสบการณ์แสดงให้เห็นเฉพาะในท่อที่มีรูปร่างนี้เท่านั้นที่สามารถเร่งความเร็วของก๊าซให้เป็นความเร็วเหนือเสียงและข้าม "กำแพงเสียง"

“การจำแนกประเภทของเครื่องยนต์ไอพ่นและลักษณะการใช้งาน”
อย่างไรก็ตาม ลำต้นอันทรงพลังซึ่งเป็นหลักการของปฏิกิริยาโดยตรงนี้ให้กำเนิดมงกุฎขนาดใหญ่ของ "ลำดับวงศ์ตระกูล" ของตระกูลเครื่องยนต์ไอพ่น เพื่อทำความคุ้นเคยกับกิ่งก้านหลักของมงกุฎโดยสวมมงกุฎ "ลำต้น" ของปฏิกิริยาโดยตรง ในไม่ช้า ดังที่คุณเห็นจากภาพ (ดูด้านล่าง) ลำต้นนี้ถูกแบ่งออกเป็นสองส่วนราวกับถูกฟ้าผ่าแยกออกจากกัน ลำต้นใหม่ทั้งสองได้รับการตกแต่งอย่างเท่าเทียมกันด้วยมงกุฎอันทรงพลัง การแบ่งส่วนนี้เกิดขึ้นเนื่องจากเครื่องยนต์ไอพ่น "เคมี" ทั้งหมดถูกแบ่งออกเป็นสองประเภท ขึ้นอยู่กับว่าพวกเขาใช้อากาศแวดล้อมในการทำงานหรือไม่
ในเครื่องยนต์ที่ไม่ใช่คอมเพรสเซอร์ประเภทอื่น แบบไหลตรง จะไม่มีตะแกรงวาล์วนี้และความดันในห้องเผาไหม้จะเพิ่มขึ้นอันเป็นผลมาจากความดันความเร็วสูง เช่น เบรกการไหลของอากาศที่กำลังเข้าสู่เครื่องยนต์ขณะบิน เป็นที่ชัดเจนว่าเครื่องยนต์ดังกล่าวสามารถทำงานได้เฉพาะเมื่อเครื่องบินบินด้วยความเร็วสูงเพียงพอแล้วเท่านั้น มันจะไม่พัฒนาแรงขับเมื่อจอด แต่ด้วยความเร็วสูงมาก 4-5 เท่าของความเร็วเสียง เครื่องยนต์ ramjet จะพัฒนาแรงขับที่สูงมากและใช้เชื้อเพลิงน้อยกว่าเครื่องยนต์ไอพ่น "เคมี" อื่น ๆ ภายใต้เงื่อนไขเหล่านี้ นั่นเป็นเหตุผลว่าทำไมเครื่องยนต์แรมเจ็ท
ฯลฯ............

การขับเคลื่อนด้วยไอพ่นในธรรมชาติและเทคโนโลยี

บทคัดย่อทางฟิสิกส์

แรงขับเจ็ท- การเคลื่อนไหวที่เกิดขึ้นเมื่อส่วนใดส่วนหนึ่งถูกแยกออกจากร่างกายด้วยความเร็วที่กำหนด

แรงปฏิกิริยาเกิดขึ้นโดยไม่มีปฏิสัมพันธ์กับวัตถุภายนอก

การใช้แรงขับเจ็ทในธรรมชาติ

พวกเราหลายคนในชีวิตของเราต้องเผชิญกับแมงกะพรุนขณะว่ายน้ำในทะเล ไม่ว่าในกรณีใดในทะเลดำก็มีเพียงพอแล้ว แต่มีน้อยคนที่คิดว่าแมงกะพรุนใช้แรงขับไอพ่นในการเคลื่อนที่ด้วย นอกจากนี้ตัวอ่อนของแมลงปอและแพลงก์ตอนทะเลบางชนิดก็เคลื่อนไหวเช่นนี้ และบ่อยครั้งประสิทธิภาพของสัตว์ที่ไม่มีกระดูกสันหลังในทะเลเมื่อใช้เครื่องยนต์ไอพ่นจะสูงกว่าสิ่งประดิษฐ์ทางเทคโนโลยีมาก

หอยหลายชนิดใช้การขับเคลื่อนด้วยไอพ่น - ปลาหมึกยักษ์, ปลาหมึก, ปลาหมึก ตัวอย่างเช่น หอยเชลล์ทะเลเคลื่อนที่ไปข้างหน้าเนื่องจากแรงปฏิกิริยาของกระแสน้ำที่ถูกโยนออกจากเปลือกหอยระหว่างการบีบอัดวาล์วอย่างแหลมคม

ปลาหมึกยักษ์

ปลาหมึก

ปลาหมึกก็เหมือนกับปลาหมึกส่วนใหญ่ เคลื่อนที่ในน้ำในลักษณะดังต่อไปนี้ เธอนำน้ำเข้าไปในช่องเหงือกผ่านช่องด้านข้างและช่องทางพิเศษที่อยู่ด้านหน้าลำตัว จากนั้นจึงพ่นกระแสน้ำผ่านช่องทางอย่างกระตือรือร้น ปลาหมึกจะเคลื่อนท่อกรวยไปทางด้านข้างหรือด้านหลัง และเมื่อบีบน้ำออกมาอย่างรวดเร็ว ก็สามารถเคลื่อนที่ไปในทิศทางต่างๆ ได้

Salpa เป็นสัตว์ทะเลที่มีลำตัวโปร่งใส เมื่อเคลื่อนไหว มันจะรับน้ำผ่านช่องเปิดด้านหน้า และน้ำจะเข้าสู่ช่องกว้าง ซึ่งภายในเหงือกจะยืดออกแนวทแยงมุม ทันทีที่สัตว์จิบน้ำไปมาก รูจะปิดลง จากนั้นกล้ามเนื้อตามยาวและตามขวางของน้ำเกลือจะหดตัว ทั่วทั้งร่างกายหดตัว และน้ำจะถูกผลักออกทางช่องเปิดด้านหลัง ปฏิกิริยาของไอพ่นที่หลบหนีจะดันซัลปาไปข้างหน้า

เครื่องยนต์ไอพ่นของปลาหมึกเป็นที่สนใจมากที่สุด ปลาหมึกเป็นสัตว์ไม่มีกระดูกสันหลังที่ใหญ่ที่สุดที่อาศัยอยู่ในส่วนลึกของมหาสมุทร ปลาหมึกได้รับความสมบูรณ์แบบสูงสุดในการนำทางด้วยเครื่องบินเจ็ท แม้แต่ร่างกายของพวกเขาซึ่งมีรูปแบบภายนอกก็เลียนแบบจรวดได้ (หรือดีกว่านั้นคือจรวดก็เลียนแบบปลาหมึกเพราะมันมีลำดับความสำคัญที่เถียงไม่ได้ในเรื่องนี้) เมื่อเคลื่อนที่ช้าๆ ปลาหมึกจะใช้ครีบรูปเพชรขนาดใหญ่ซึ่งจะโค้งงอเป็นระยะๆ มันใช้เครื่องยนต์ไอพ่นเพื่อขว้างอย่างรวดเร็ว เนื้อเยื่อของกล้ามเนื้อ - เสื้อคลุมล้อมรอบตัวหอยทุกด้าน ปริมาตรของโพรงนั้นเกือบครึ่งหนึ่งของปริมาตรตัวปลาหมึก สัตว์ดูดน้ำภายในโพรงเสื้อคลุมจากนั้นก็พ่นกระแสน้ำออกมาอย่างรวดเร็วผ่านหัวฉีดแคบ ๆ แล้วเคลื่อนที่ไปข้างหลังด้วยการผลักความเร็วสูง ในเวลาเดียวกัน หนวดปลาหมึกทั้งสิบหนวดก็รวมตัวกันเป็นปมเหนือหัว และมีรูปร่างเพรียวบาง หัวฉีดมีวาล์วพิเศษและกล้ามเนื้อสามารถหมุนได้เพื่อเปลี่ยนทิศทางการเคลื่อนที่ เครื่องยนต์ปลาหมึกประหยัดมาก สามารถทำความเร็วได้ถึง 60 - 70 กม./ชม. (นักวิจัยบางคนเชื่อว่าอาจสูงถึง 150 กม./ชม.!) ไม่น่าแปลกใจเลยที่ปลาหมึกถูกเรียกว่า "ตอร์ปิโดที่มีชีวิต" โดยการงอหนวดที่มัดไว้ไปทางขวา ซ้าย ขึ้นหรือลง ปลาหมึกจะหันไปทางใดทางหนึ่ง เนื่องจากพวงมาลัยดังกล่าวมีขนาดใหญ่มากเมื่อเทียบกับตัวสัตว์ การเคลื่อนไหวเพียงเล็กน้อยก็เพียงพอแล้วสำหรับปลาหมึกแม้จะใช้ความเร็วเต็มที่ก็สามารถหลบเลี่ยงการชนกับสิ่งกีดขวางได้อย่างง่ายดาย การหมุนพวงมาลัยอย่างแหลมคม - และนักว่ายน้ำก็รีบไปในทิศทางตรงกันข้าม เขาจึงงอปลายกรวยไปด้านหลังแล้วจึงเลื่อนศีรษะไปก่อน เขางอมันไปทางขวา - และเครื่องบินเจ็ทก็ผลักเขาไปทางซ้าย แต่เมื่อคุณต้องการว่ายน้ำอย่างรวดเร็ว กรวยจะยื่นออกมาระหว่างหนวดเสมอ และปลาหมึกจะวิ่งหางก่อน เช่นเดียวกับกั้งวิ่ง - ผู้เดินเร็วที่มีความคล่องตัวเหมือนม้า

หากไม่จำเป็นต้องเร่งรีบปลาหมึกและปลาหมึกจะว่ายน้ำเป็นคลื่นครีบ - คลื่นขนาดเล็กไหลผ่านพวกมันจากด้านหน้าไปด้านหลังและสัตว์ก็เหินอย่างสง่างามบางครั้งก็ดันตัวเองด้วยกระแสน้ำที่ถูกโยนออกมาจากใต้เสื้อคลุม จากนั้นแรงกระแทกแต่ละตัวที่หอยได้รับในขณะที่พ่นน้ำจะมองเห็นได้ชัดเจน ปลาหมึกบางชนิดสามารถเข้าถึงความเร็วได้ถึงห้าสิบห้ากิโลเมตรต่อชั่วโมง ดูเหมือนว่าไม่มีใครทำการวัดโดยตรง แต่สามารถตัดสินได้จากความเร็วและระยะการบินของปลาหมึกบิน และปรากฎว่าปลาหมึกมีความสามารถเช่นนี้ในครอบครัว! นักบินที่ดีที่สุดในบรรดาหอยคือ Stenoteuthis ปลาหมึก ลูกเรือชาวอังกฤษเรียกมันว่าปลาหมึกบิน (“ปลาหมึกบิน”) นี่เป็นสัตว์ตัวเล็กขนาดเท่าปลาเฮอริ่ง มันไล่ล่าปลาด้วยความเร็วจนมักจะกระโดดขึ้นจากน้ำ โฉบเหนือผิวน้ำเหมือนลูกศร เขาใช้เคล็ดลับนี้เพื่อช่วยชีวิตเขาจากสัตว์นักล่า - ปลาทูน่าและปลาแมคเคอเรล หลังจากพัฒนาแรงขับเจ็ทสูงสุดในน้ำแล้ว ปลาหมึกนักบินก็บินขึ้นไปในอากาศและบินข้ามคลื่นเป็นระยะทางมากกว่าห้าสิบเมตร สุดยอดของการบินของจรวดที่มีชีวิตอยู่สูงเหนือน้ำจนปลาหมึกบินมักจะไปจบลงบนดาดฟ้าเรือเดินทะเล สี่ถึงห้าเมตรไม่ใช่ความสูงเป็นประวัติการณ์ที่ปลาหมึกจะลอยขึ้นสู่ท้องฟ้า บางครั้งพวกเขาก็บินได้สูงกว่านี้

ดร. รีส นักวิจัยหอยชาวอังกฤษอธิบายไว้ในบทความทางวิทยาศาสตร์ว่าปลาหมึก (ยาวเพียง 16 เซนติเมตร) ซึ่งเมื่อบินไปในอากาศเป็นระยะทางพอสมควรก็ตกลงบนสะพานเรือยอชท์ซึ่งสูงขึ้นเหนือน้ำเกือบเจ็ดเมตร

มันเกิดขึ้นที่ปลาหมึกบินจำนวนมากตกลงบนเรือเป็นน้ำตกที่แวววาว นักเขียนโบราณ Trebius Niger เคยเล่าเรื่องราวที่น่าเศร้าเกี่ยวกับเรือลำหนึ่งที่ถูกกล่าวหาว่าจมลงด้วยน้ำหนักของปลาหมึกบินที่ตกลงบนดาดฟ้าเรือ ปลาหมึกสามารถบินขึ้นได้โดยไม่ต้องเร่งความเร็ว

ปลาหมึกยักษ์ก็บินได้ นักธรรมชาติวิทยาชาวฝรั่งเศส Jean Verani เห็นว่าปลาหมึกยักษ์ธรรมดาเร่งความเร็วในตู้ปลาได้อย่างไร และจู่ๆ ก็กระโดดขึ้นจากน้ำไปข้างหลัง หลังจากบรรยายถึงส่วนโค้งที่ยาวประมาณห้าเมตรในอากาศ เขาก็กลับเข้าไปในพิพิธภัณฑ์สัตว์น้ำ เมื่อเพิ่มความเร็วในการกระโดด ปลาหมึกยักษ์ไม่เพียงเคลื่อนที่เนื่องจากแรงผลักดันเท่านั้น แต่ยังพายเรือด้วยหนวดอีกด้วย
แน่นอนว่าปลาหมึกยักษ์ว่ายน้ำแย่กว่าปลาหมึก แต่ในช่วงเวลาวิกฤติ พวกมันสามารถแสดงสถิติของนักวิ่งที่เก่งที่สุดได้ เจ้าหน้าที่พิพิธภัณฑ์สัตว์น้ำแคลิฟอร์เนียพยายามถ่ายภาพปลาหมึกที่กำลังโจมตีปู ปลาหมึกยักษ์รีบไปหาเหยื่อด้วยความเร็วจนฟิล์มแม้จะถ่ายทำด้วยความเร็วสูงสุด แต่ก็ยังมีจาระบีอยู่เสมอ ซึ่งหมายความว่าการขว้างกินเวลาเป็นร้อยวินาที! โดยปกติแล้ว หมึกยักษ์จะว่ายค่อนข้างช้า Joseph Seinl ผู้ศึกษาการอพยพของปลาหมึกยักษ์ คำนวณว่า ปลาหมึกยักษ์ขนาดครึ่งเมตรว่ายผ่านทะเลด้วยความเร็วเฉลี่ยประมาณ 15 กิโลเมตรต่อชั่วโมง น้ำแต่ละสายที่ถูกโยนออกจากกรวยจะดันไปข้างหน้า (หรือค่อนข้างจะถอยหลังเนื่องจากปลาหมึกยักษ์ว่ายไปข้างหลัง) เป็นระยะทางสองถึงสองเมตรครึ่ง

การเคลื่อนที่ของไอพ่นยังสามารถพบได้ในโลกของพืช ตัวอย่างเช่นผลสุกของ "แตงกวาบ้า" ด้วยการสัมผัสเพียงเล็กน้อยก็เด้งออกจากก้านและของเหลวเหนียวที่มีเมล็ดก็ถูกโยนออกจากหลุมที่เกิดขึ้นอย่างแรง แตงกวาบินไปในทิศทางตรงกันข้ามสูงถึง 12 เมตร

เมื่อรู้กฎการอนุรักษ์โมเมนตัมแล้ว คุณสามารถเปลี่ยนความเร็วในการเคลื่อนที่ของคุณเองในที่โล่งได้ หากคุณอยู่ในเรือและมีก้อนหินหนักหลายก้อน การขว้างก้อนหินไปในทิศทางที่กำหนดจะทำให้คุณเคลื่อนไปในทิศทางตรงกันข้าม สิ่งเดียวกันจะเกิดขึ้นในอวกาศ แต่ที่นั่นพวกเขาใช้เครื่องยนต์ไอพ่นเพื่อสิ่งนี้

ทุกคนรู้ดีว่ากระสุนจากปืนนั้นมาพร้อมกับการหดตัว ถ้าน้ำหนักกระสุนเท่ากับน้ำหนักปืน พวกมันก็จะแยกออกจากกันด้วยความเร็วเท่ากัน การหดตัวเกิดขึ้นเนื่องจากมวลของก๊าซที่ถูกปล่อยออกมาจะสร้างแรงปฏิกิริยา ซึ่งทำให้มั่นใจได้ถึงการเคลื่อนไหวทั้งในอากาศและในพื้นที่ที่ไม่มีอากาศ และยิ่งมวลและความเร็วของก๊าซที่ไหลมากเท่าไร แรงถีบกลับของไหล่ของเราก็จะยิ่งมากขึ้นเท่านั้น ปฏิกิริยาของปืนก็จะยิ่งแข็งแกร่งขึ้น แรงปฏิกิริยาก็จะยิ่งมากขึ้นเท่านั้น

การประยุกต์ระบบขับเคลื่อนด้วยไอพ่นในเทคโนโลยี

เป็นเวลาหลายศตวรรษแล้วที่มนุษยชาติใฝ่ฝันที่จะได้บินในอวกาศ นักเขียนนิยายวิทยาศาสตร์ได้เสนอวิธีการต่างๆ มากมายเพื่อให้บรรลุเป้าหมายนี้ ในศตวรรษที่ 17 เรื่องราวของนักเขียนชาวฝรั่งเศส Cyrano de Bergerac เกี่ยวกับการบินไปดวงจันทร์ปรากฏขึ้น พระเอกของเรื่องนี้ไปถึงดวงจันทร์ด้วยเกวียนเหล็กซึ่งเขาขว้างแม่เหล็กอันแรงกล้าอยู่ตลอดเวลา เกวียนนั้นดึงดูดเขาให้สูงขึ้นเรื่อยๆ เหนือพื้นโลกจนกระทั่งไปถึงดวงจันทร์ และบารอน Munchausen กล่าวว่าเขาปีนขึ้นไปบนดวงจันทร์ตามก้านถั่ว

ในตอนท้ายของสหัสวรรษแรก จีนได้คิดค้นระบบขับเคลื่อนด้วยไอพ่นซึ่งขับเคลื่อนจรวด - หลอดไม้ไผ่ที่เต็มไปด้วยดินปืน พวกมันยังถูกใช้เพื่อความสนุกสนานอีกด้วย หนึ่งในโครงการรถยนต์แรกๆ ก็คือเครื่องยนต์ไอพ่นเช่นกัน และโครงการนี้เป็นของนิวตัน

ผู้เขียนโครงการเครื่องบินเจ็ตโครงการแรกของโลกที่มีไว้สำหรับการบินของมนุษย์คือ N.I. คิบาลชิช. เขาถูกประหารชีวิตเมื่อวันที่ 3 เมษายน พ.ศ. 2424 จากการมีส่วนร่วมในการพยายามลอบสังหารจักรพรรดิอเล็กซานเดอร์ที่ 2 เขาพัฒนาโครงการของเขาในคุกหลังจากถูกตัดสินประหารชีวิต Kibalchich เขียนว่า: “ขณะอยู่ในคุก ไม่กี่วันก่อนที่ฉันจะเสียชีวิต ฉันกำลังเขียนโครงการนี้ ฉันเชื่อในความเป็นไปได้ของความคิดของฉัน และความศรัทธานี้สนับสนุนฉันในสถานการณ์ที่เลวร้ายของฉัน... ฉันจะเผชิญกับความตายอย่างสงบ โดยรู้ว่าความคิดของฉันจะไม่ตายไปพร้อมกับฉัน”

แนวคิดในการใช้จรวดสำหรับการบินอวกาศถูกเสนอเมื่อต้นศตวรรษนี้โดยนักวิทยาศาสตร์ชาวรัสเซีย Konstantin Eduardovich Tsiolkovsky ในปี 1903 บทความของครูโรงยิม Kaluga K.E. ปรากฏในสิ่งพิมพ์ Tsiolkovsky "การสำรวจอวกาศโลกโดยใช้เครื่องมือที่มีปฏิกิริยา" งานนี้มีสมการทางคณิตศาสตร์ที่สำคัญที่สุดสำหรับอวกาศ ซึ่งปัจจุบันรู้จักกันในชื่อ "สูตร Tsiolkovsky" ซึ่งอธิบายการเคลื่อนที่ของวัตถุที่มีมวลแปรผัน ต่อจากนั้นเขาได้พัฒนาการออกแบบเครื่องยนต์จรวดเชื้อเพลิงเหลว เสนอการออกแบบจรวดแบบหลายขั้นตอน และแสดงแนวคิดเกี่ยวกับความเป็นไปได้ในการสร้างเมืองอวกาศทั้งหมดในวงโคจรโลกต่ำ เขาแสดงให้เห็นว่าอุปกรณ์เดียวที่สามารถเอาชนะแรงโน้มถ่วงได้คือจรวดนั่นคือ อุปกรณ์ที่มีเครื่องยนต์ไอพ่นที่ใช้เชื้อเพลิงและออกซิไดเซอร์ที่อยู่บนตัวอุปกรณ์

การเคลื่อนที่ของเจ็ตในธรรมชาติและเทคโนโลยีเป็นปรากฏการณ์ที่พบบ่อยมาก โดยธรรมชาติแล้วจะเกิดขึ้นเมื่อส่วนหนึ่งของร่างกายแยกจากส่วนอื่นด้วยความเร็วหนึ่ง ในกรณีนี้แรงปฏิกิริยาจะปรากฏขึ้นโดยไม่มีปฏิสัมพันธ์ระหว่างสิ่งมีชีวิตกับร่างกายภายนอก

เพื่อให้เข้าใจถึงสิ่งที่เรากำลังพูดถึง วิธีที่ดีที่สุดคือดูตัวอย่าง ในธรรมชาติและเทคโนโลยีมีมากมาย ก่อนอื่นเราจะพูดถึงวิธีที่สัตว์ใช้มัน และจากนั้นจะนำไปใช้ในเทคโนโลยีอย่างไร

แมงกะพรุน ตัวอ่อนแมลงปอ แพลงก์ตอน และหอย

หลายคนขณะว่ายน้ำในทะเลก็เจอแมงกะพรุน ในทะเลดำมีมากมาย อย่างไรก็ตาม ไม่ใช่ทุกคนที่คิดว่าแมงกะพรุนเคลื่อนที่โดยใช้แรงขับไอพ่น วิธีการเดียวกันนี้ใช้โดยตัวอ่อนของแมลงปอเช่นเดียวกับตัวแทนของแพลงก์ตอนทะเล ประสิทธิภาพของสัตว์ทะเลที่ไม่มีกระดูกสันหลังที่ใช้มันมักจะสูงกว่าสิ่งประดิษฐ์ทางเทคนิคมาก

หอยจำนวนมากเคลื่อนไหวในลักษณะที่เราสนใจ ตัวอย่าง ได้แก่ ปลาหมึก ปลาหมึก และปลาหมึกยักษ์ โดยเฉพาะอย่างยิ่งหอยเชลล์สามารถเคลื่อนที่ไปข้างหน้าได้โดยใช้กระแสน้ำที่พุ่งออกจากเปลือกหอยเมื่อวาล์วถูกบีบอัดอย่างรวดเร็ว

และนี่เป็นเพียงตัวอย่างเล็กๆ น้อยๆ จากชีวิตสัตว์โลกที่สามารถนำไปขยายความได้ในหัวข้อ “แรงขับเจ็ทในชีวิตประจำวัน ธรรมชาติ และเทคโนโลยี”

ปลาหมึกเคลื่อนไหวอย่างไร?

ปลาหมึกก็มีความน่าสนใจมากในเรื่องนี้ เช่นเดียวกับปลาหมึกหลายๆ ตัว มันเคลื่อนที่ในน้ำโดยใช้กลไกต่อไปนี้ ปลาหมึกจะนำน้ำเข้าไปในช่องเหงือกผ่านทางช่องทางพิเศษที่อยู่ด้านหน้าลำตัวและผ่านทางช่องด้านข้าง จากนั้นเธอก็โยนมันผ่านช่องทางอย่างแรง ปลาหมึกจะนำท่อกรวยไปด้านหลังหรือด้านข้าง การเคลื่อนไหวสามารถดำเนินการไปในทิศทางต่างๆ

วิธีการที่สัลปะใช้

วิธีที่ซัลปาใช้ก็น่าสงสัยเช่นกัน ซึ่งเป็นชื่อสัตว์ทะเลที่มีลำตัวโปร่งใส เมื่อเคลื่อนที่ salpa จะดึงน้ำโดยใช้ช่องเปิดด้านหน้า น้ำจะจบลงในช่องกว้างและมีเหงือกอยู่ในแนวทแยงมุม รูจะปิดลงเมื่อซัลปาจิบน้ำปริมาณมาก กล้ามเนื้อตามขวางและตามยาวของมันหดตัวและบีบอัดร่างกายของสัตว์ทั้งหมด น้ำถูกผลักออกทางรูด้านหลัง สัตว์เคลื่อนที่ไปข้างหน้าเนื่องจากปฏิกิริยาของไอพ่นที่ไหล

ปลาหมึก - "ตอร์ปิโดที่มีชีวิต"

สิ่งที่น่าสนใจที่สุดคือเครื่องยนต์ไอพ่นที่ปลาหมึกมี สัตว์ชนิดนี้ถือเป็นตัวแทนที่ใหญ่ที่สุดของสัตว์ไม่มีกระดูกสันหลัง โดยอาศัยอยู่ที่ระดับความลึกของมหาสมุทร ในการนำทางด้วยเครื่องบินเจ็ท ปลาหมึกได้รับความสมบูรณ์แบบอย่างแท้จริง แม้แต่ร่างกายของสัตว์เหล่านี้ก็มีลักษณะคล้ายจรวดในรูปร่างภายนอก หรือมากกว่านั้นจรวดนี้จะลอกเลียนแบบปลาหมึกเนื่องจากเป็นปลาหมึกที่มีความเป็นอันดับหนึ่งอย่างไม่มีปัญหาในเรื่องนี้ หากจำเป็นต้องเคลื่อนที่ช้าๆ สัตว์จะใช้ครีบรูปเพชรขนาดใหญ่ในการทำเช่นนี้ซึ่งจะโค้งงอเป็นครั้งคราว หากจำเป็นต้องขว้างอย่างรวดเร็ว เครื่องยนต์ไอพ่นก็เข้ามาช่วยเหลือ

ร่างกายของหอยถูกล้อมรอบด้วยเนื้อเยื่อของกล้ามเนื้อปกคลุมทุกด้าน เกือบครึ่งหนึ่งของปริมาตรทั้งหมดของร่างกายสัตว์คือปริมาตรของโพรงของมัน ปลาหมึกใช้โพรงปกคลุมเพื่อเคลื่อนที่โดยการดูดน้ำที่อยู่ภายใน จากนั้นเขาก็พ่นกระแสน้ำที่รวบรวมออกมาอย่างรวดเร็วผ่านหัวฉีดแคบ ๆ ด้วยเหตุนี้ มันจึงดันไปข้างหลังด้วยความเร็วสูง ในเวลาเดียวกัน ปลาหมึกจะพับหนวดทั้ง 10 เส้นเป็นปมเหนือหัวเพื่อให้ได้รูปทรงที่เพรียวบาง หัวฉีดมีวาล์วพิเศษ และกล้ามเนื้อของสัตว์สามารถหมุนได้ ทิศทางการเคลื่อนไหวจึงเปลี่ยนไป

ความเร็วปลาหมึกที่น่าประทับใจ

ต้องบอกว่าเครื่องยนต์ปลาหมึกประหยัดมาก ความเร็วที่สามารถเข้าถึงได้สามารถเข้าถึง 60-70 กม./ชม. นักวิจัยบางคนถึงกับเชื่อว่าสามารถเร่งความเร็วได้ถึง 150 กม./ชม. อย่างที่คุณเห็นปลาหมึกไม่ได้ถูกเรียกว่า "ตอร์ปิโดที่มีชีวิต" โดยเปล่าประโยชน์ มันสามารถหมุนไปในทิศทางที่ต้องการโดยงอหนวดของมันพับเป็นมัดลง, ขึ้น, ซ้ายหรือขวา

ปลาหมึกควบคุมการเคลื่อนไหวอย่างไร?

เนื่องจากพวงมาลัยมีขนาดใหญ่มากเมื่อเทียบกับขนาดของสัตว์ การขยับพวงมาลัยเพียงเล็กน้อยก็เพียงพอแล้วสำหรับปลาหมึกเพื่อหลีกเลี่ยงการชนกับสิ่งกีดขวางได้อย่างง่ายดายแม้จะเคลื่อนที่ด้วยความเร็วสูงสุดก็ตาม หากหมุนอย่างแรง สัตว์จะพุ่งไปในทิศทางตรงกันข้ามทันที ปลาหมึกจะงอปลายกรวยไปด้านหลังและส่งผลให้สามารถเลื่อนหัวได้ก่อน ถ้าเขางอไปทางขวา เขาจะถูกเหวี่ยงไปทางซ้ายด้วยแรงขับไอพ่น อย่างไรก็ตาม เมื่อจำเป็นต้องว่ายน้ำอย่างรวดเร็ว กรวยจะอยู่ระหว่างหนวดเสมอ ในกรณีนี้ สัตว์จะรีบเร่งหางก่อน เหมือนการวิ่งของกุ้งเครย์ฟิชที่เคลื่อนไหวเร็วหากมีความคล่องตัวแบบนักแข่ง

เมื่อไม่จำเป็นต้องเร่งรีบ ปลาหมึกและปลาหมึกจะว่ายเป็นลูกคลื่นด้วยครีบ คลื่นขนาดเล็กพาดผ่านจากด้านหน้าไปด้านหลัง ปลาหมึกและปลาหมึกเหินอย่างสง่างาม พวกเขาดันตัวเองเป็นครั้งคราวด้วยกระแสน้ำที่พุ่งออกมาจากใต้เสื้อคลุมของพวกเขา การกระแทกแต่ละครั้งที่หอยได้รับระหว่างการระเบิดของน้ำจะมองเห็นได้ชัดเจนในช่วงเวลาดังกล่าว

ปลาหมึกบิน

ปลาหมึกบางชนิดสามารถเร่งความเร็วได้ถึง 55 กม./ชม. ดูเหมือนว่าจะไม่มีใครทำการวัดโดยตรง แต่เราสามารถสร้างตัวเลขดังกล่าวได้โดยพิจารณาจากระยะและความเร็วของปลาหมึกบิน ปรากฎว่ามีคนแบบนี้ ปลาหมึก Stenoteuthis เป็นนักบินที่ดีที่สุดของหอยทั้งหมด ลูกเรือชาวอังกฤษเรียกมันว่าปลาหมึกบิน (flying squid) สัตว์ตัวนี้ตามรูปถ่ายที่นำเสนอข้างต้นมีขนาดเล็กประมาณขนาดของปลาเฮอริ่ง มันไล่ล่าปลาอย่างรวดเร็วจนมักจะกระโดดขึ้นจากน้ำ โฉบเฉี่ยวเหมือนลูกศรเหนือผิวน้ำ นอกจากนี้เขายังใช้เคล็ดลับนี้เมื่อตกอยู่ในอันตรายจากสัตว์นักล่า - ปลาแมคเคอเรลและปลาทูน่า หลังจากพัฒนาแรงขับพุ่งสูงสุดในน้ำ ปลาหมึกจะลอยขึ้นไปในอากาศแล้วบินอยู่เหนือคลื่นมากกว่า 50 เมตร เมื่อมันบินจะสูงมากจนปลาหมึกบินบ่อยครั้งมาเกาะบนดาดฟ้าเรือ ความสูง 4-5 เมตรนั้นไม่ได้เป็นสถิติสำหรับพวกเขาเลย บางทีปลาหมึกบินก็บินได้สูงกว่านี้อีก

ดร. รีส์ นักวิจัยหอยจากบริเตนใหญ่กล่าวถึงตัวแทนของสัตว์เหล่านี้ในบทความทางวิทยาศาสตร์ ซึ่งมีความยาวลำตัวเพียง 16 ซม. อย่างไรก็ตาม เขาสามารถบินไปในอากาศได้ในระยะไกลพอสมควร หลังจากนั้นเขาก็ร่อนลงบนนั้น สะพานเรือยอทช์ และสะพานนี้ก็สูงเกือบ 7 เมตร!

มีหลายครั้งที่เรือถูกโจมตีโดยปลาหมึกบินจำนวนมากในคราวเดียว Trebius Niger นักเขียนสมัยโบราณเคยเล่าเรื่องราวที่น่าเศร้าเกี่ยวกับเรือลำหนึ่งที่ดูเหมือนจะไม่สามารถทนต่อน้ำหนักของสัตว์ทะเลเหล่านี้ได้และจมลง สิ่งที่น่าสนใจคือปลาหมึกสามารถบินขึ้นได้โดยไม่ต้องเร่งความเร็ว

ปลาหมึกยักษ์บิน

ปลาหมึกยักษ์ยังมีความสามารถในการบิน Jean Verani นักธรรมชาติวิทยาชาวฝรั่งเศส เฝ้าดูหนึ่งในนั้นเร่งความเร็วในพิพิธภัณฑ์สัตว์น้ำของเขา จากนั้นก็กระโดดขึ้นจากน้ำ สัตว์ตัวนี้มีลักษณะโค้งในอากาศประมาณ 5 เมตร แล้วจึงตกลงไปในตู้ปลา ปลาหมึกยักษ์ได้รับความเร็วที่จำเป็นสำหรับการกระโดดไม่เพียงเคลื่อนไหวด้วยแรงขับเจ็ทเท่านั้น มันยังพายเรือด้วยหนวดของมันด้วย ปลาหมึกยักษ์มีลักษณะเป็นถุง ดังนั้นพวกมันจึงว่ายได้แย่กว่าปลาหมึก แต่ในช่วงเวลาวิกฤติ สัตว์เหล่านี้สามารถเป็นฝ่ายนำหน้านักวิ่งที่เก่งที่สุดได้ เจ้าหน้าที่พิพิธภัณฑ์สัตว์น้ำแคลิฟอร์เนียต้องการถ่ายภาพปลาหมึกยักษ์ที่กำลังโจมตีปู อย่างไรก็ตาม ปลาหมึกยักษ์ที่วิ่งเข้าหาเหยื่อได้พัฒนาความเร็วจนทำให้รูปถ่ายเบลอแม้จะใช้โหมดพิเศษก็ตาม ซึ่งหมายความว่าการขว้างนั้นกินเวลาเพียงเสี้ยววินาที!

อย่างไรก็ตาม ปลาหมึกยักษ์มักจะว่ายค่อนข้างช้า นักวิทยาศาสตร์ โจเซฟ ไซน์ ซึ่งศึกษาการอพยพของปลาหมึกยักษ์ พบว่าปลาหมึกยักษ์ซึ่งมีขนาด 0.5 เมตร ว่ายน้ำด้วยความเร็วเฉลี่ยประมาณ 15 กม./ชม. น้ำแต่ละสายที่พ่นออกจากกรวยจะดันน้ำไปข้างหน้า (แม่นยำยิ่งขึ้น ถอยหลัง เนื่องจากว่ายไปข้างหลัง) ประมาณ 2-2.5 ม.

“น้ำแตงกวา”

การเคลื่อนไหวเชิงปฏิกิริยาในธรรมชาติและเทคโนโลยีสามารถพิจารณาได้โดยใช้ตัวอย่างจากโลกพืชเพื่ออธิบาย หนึ่งในที่มีชื่อเสียงที่สุดคือผลไม้สุกของสิ่งที่เรียกว่า พวกมันกระเด็นออกจากก้านเพียงสัมผัสเพียงเล็กน้อย จากนั้นจากหลุมที่เกิดขึ้น ของเหลวเหนียวพิเศษที่มีเมล็ดจะถูกขับออกมาด้วยแรงมหาศาล แตงกวาบินไปในทิศทางตรงกันข้ามที่ระยะสูงสุด 12 เมตร

กฎการอนุรักษ์โมเมนตัม

คุณควรพูดถึงเรื่องนี้อย่างแน่นอนเมื่อพิจารณาถึงการเคลื่อนที่ของไอพ่นในธรรมชาติและเทคโนโลยี ความรู้เกี่ยวกับกฎการอนุรักษ์โมเมนตัมช่วยให้เราสามารถเปลี่ยนแปลงโดยเฉพาะอย่างยิ่งความเร็วในการเคลื่อนที่ของเราเองหากเราอยู่ในที่โล่ง เช่น คุณกำลังนั่งอยู่ในเรือและมีก้อนหินหลายก้อนติดตัวอยู่ หากโยนไปในทิศทางใดทิศทางหนึ่ง เรือก็จะเคลื่อนที่ไปในทิศทางตรงกันข้าม กฎหมายนี้ยังใช้กับอวกาศด้วย อย่างไรก็ตามเพื่อจุดประสงค์นี้พวกเขาจึงใช้

มีตัวอย่างอื่นใดอีกของการขับเคลื่อนด้วยไอพ่นที่สามารถสังเกตได้ในธรรมชาติและเทคโนโลยี? อธิบายได้ดีมากพร้อมตัวอย่างปืน

อย่างที่คุณทราบการยิงจากมันมักจะมาพร้อมกับการหดตัวเสมอ สมมุติว่าน้ำหนักกระสุนเท่ากับน้ำหนักปืน ในกรณีนี้พวกเขาจะบินออกจากกันด้วยความเร็วเท่ากัน การหดตัวเกิดขึ้นเนื่องจากมีการสร้างแรงปฏิกิริยาเนื่องจากมีมวลที่ถูกโยนออกไป ด้วยแรงนี้ทำให้มั่นใจได้ถึงการเคลื่อนไหวทั้งในสุญญากาศและในอากาศ ยิ่งความเร็วและมวลของก๊าซที่ไหลมากเท่าไร แรงถีบกลับที่ไหล่ของเราสัมผัสก็จะยิ่งมากขึ้นเท่านั้น ดังนั้น ยิ่งปฏิกิริยาของปืนรุนแรงขึ้น แรงปฏิกิริยาก็จะยิ่งสูงขึ้นตามไปด้วย

ทำนายฝัน ได้บินไปในอวกาศ

การขับเคลื่อนด้วยไอพ่นในธรรมชาติและเทคโนโลยีเป็นที่มาของแนวคิดใหม่สำหรับนักวิทยาศาสตร์มานานหลายปี เป็นเวลาหลายศตวรรษที่มนุษยชาติใฝ่ฝันที่จะบินสู่อวกาศ จะต้องถือว่าการใช้เครื่องยนต์ไอพ่นในธรรมชาติและเทคโนโลยีนั้นไม่ได้หมดสิ้นไปแต่อย่างใด

และทุกอย่างเริ่มต้นด้วยความฝัน เมื่อหลายศตวรรษก่อนนักเขียนนิยายวิทยาศาสตร์ได้เสนอวิธีการต่างๆ มากมายแก่เราในการบรรลุเป้าหมายที่ต้องการนี้ ในศตวรรษที่ 17 Cyrano de Bergerac นักเขียนชาวฝรั่งเศส ได้สร้างเรื่องราวเกี่ยวกับการบินไปดวงจันทร์ ฮีโร่ของเขาไปถึงดาวเทียมของโลกโดยใช้เกวียนเหล็ก เขาโยนแม่เหล็กแรงสูงทับโครงสร้างนี้อย่างต่อเนื่อง เกวียนถูกดึงดูดเข้าหาเขา สูงขึ้นเรื่อยๆ เหนือพื้นโลก ในที่สุดเธอก็ไปถึงดวงจันทร์ บารอน Munchausen ตัวละครที่มีชื่อเสียงอีกคน ปีนขึ้นไปบนดวงจันทร์โดยใช้ก้านถั่ว

แน่นอนว่า ในเวลานั้น ไม่ค่อยมีใครรู้ว่าการใช้เครื่องยนต์ไอพ่นในธรรมชาติและเทคโนโลยีจะทำให้ชีวิตง่ายขึ้นได้อย่างไร แต่การบินแห่งจินตนาการได้เปิดโลกทัศน์ใหม่อย่างแน่นอน

ระหว่างทางสู่การค้นพบอันโดดเด่น

ในประเทศจีนในช่วงปลายสหัสวรรษที่ 1 จ. คิดค้นระบบขับเคลื่อนไอพ่นเพื่อขับเคลื่อนจรวด อย่างหลังเป็นเพียงท่อไม้ไผ่ที่เต็มไปด้วยดินปืน จรวดเหล่านี้ถูกปล่อยเพื่อความสนุกสนาน เครื่องยนต์ไอพ่นถูกใช้ในหนึ่งในการออกแบบรถยนต์ยุคแรกๆ ความคิดนี้เป็นของนิวตัน

N.I. ยังคิดถึงว่าการเคลื่อนที่ของไอพ่นเกิดขึ้นได้อย่างไรในธรรมชาติและเทคโนโลยี คิบาลชิช. นี่คือนักปฏิวัติชาวรัสเซียผู้เขียนโครงการแรกของเครื่องบินเจ็ตซึ่งมีไว้สำหรับการบินของมนุษย์ น่าเสียดายที่คณะปฏิวัติถูกประหารชีวิตเมื่อวันที่ 3 เมษายน พ.ศ. 2424 Kibalchich ถูกกล่าวหาว่ามีส่วนร่วมในการพยายามลอบสังหาร Alexander II อยู่ในคุกแล้วในขณะที่รอการประหารชีวิตเขายังคงศึกษาปรากฏการณ์ที่น่าสนใจเช่นการเคลื่อนที่ของไอพ่นในธรรมชาติและเทคโนโลยีซึ่งเกิดขึ้นเมื่อส่วนหนึ่งของวัตถุถูกแยกออกจากกัน จากผลการวิจัยเหล่านี้ เขาได้พัฒนาโครงการของเขาขึ้นมา Kibalchich เขียนว่าแนวคิดนี้สนับสนุนเขาในตำแหน่งของเขา เขาพร้อมที่จะเผชิญหน้ากับความตายอย่างสงบโดยรู้ว่าการค้นพบที่สำคัญเช่นนี้จะไม่ตายไปพร้อมกับเขา

การนำแนวคิดการบินอวกาศไปปฏิบัติ

การสำแดงของการขับเคลื่อนด้วยไอพ่นในธรรมชาติและเทคโนโลยียังคงได้รับการศึกษาโดย K. E. Tsiolkovsky (ภาพของเขาแสดงไว้ด้านบน) ในตอนต้นของศตวรรษที่ 20 นักวิทยาศาสตร์ชาวรัสเซียผู้ยิ่งใหญ่คนนี้เสนอแนวคิดในการใช้จรวดในการบินอวกาศ บทความของเขาเกี่ยวกับปัญหานี้ปรากฏในปี 1903 มันนำเสนอสมการทางคณิตศาสตร์ที่สำคัญที่สุดสำหรับอวกาศ เป็นที่รู้จักในสมัยของเราในชื่อ "สูตร Tsiolkovsky" สมการนี้อธิบายการเคลื่อนที่ของวัตถุที่มีมวลแปรผัน ในงานต่อไปของเขา เขาได้นำเสนอแผนภาพของเครื่องยนต์จรวดที่ทำงานด้วยเชื้อเพลิงเหลว Tsiolkovsky ศึกษาการใช้แรงขับไอพ่นในธรรมชาติและเทคโนโลยีได้พัฒนาการออกแบบจรวดแบบหลายขั้นตอน นอกจากนี้เขายังเกิดแนวคิดเกี่ยวกับความเป็นไปได้ในการสร้างเมืองอวกาศทั้งหมดในวงโคจรโลกต่ำ สิ่งเหล่านี้คือการค้นพบที่นักวิทยาศาสตร์ค้นพบขณะศึกษาการขับเคลื่อนด้วยไอพ่นในธรรมชาติและเทคโนโลยี จรวดดังที่ Tsiolkovsky แสดงให้เห็นเป็นอุปกรณ์เดียวที่สามารถเอาชนะจรวดได้ เขากำหนดให้มันเป็นกลไกที่มีเครื่องยนต์ไอพ่นที่ใช้เชื้อเพลิงและออกซิไดเซอร์ที่อยู่บนจรวด อุปกรณ์นี้จะเปลี่ยนพลังงานเคมีของเชื้อเพลิง ซึ่งกลายเป็นพลังงานจลน์ของไอพ่นแก๊ส จรวดเองก็เริ่มเคลื่อนที่ไปในทิศทางตรงกันข้าม

ในที่สุด นักวิทยาศาสตร์ได้ศึกษาการเคลื่อนไหวปฏิกิริยาของร่างกายในธรรมชาติและเทคโนโลยีแล้ว จึงได้ดำเนินการต่อไป งานใหญ่รออยู่ข้างหน้าเพื่อบรรลุความฝันอันยาวนานของมนุษยชาติ และกลุ่มนักวิทยาศาสตร์โซเวียตซึ่งนำโดยนักวิชาการ S.P. Korolev ก็รับมือกับมันได้ เธอตระหนักถึงความคิดของ Tsiolkovsky ดาวเทียมดวงแรกของโลกของเราเปิดตัวในสหภาพโซเวียตเมื่อวันที่ 4 ตุลาคม พ.ศ. 2500 โดยธรรมชาติแล้วมีการใช้จรวด

Yu. A. Gagarin (ภาพด้านบน) เป็นชายที่ได้รับเกียรติให้เป็นคนแรกที่ได้บินไปในอวกาศ เหตุการณ์สำคัญของโลกนี้เกิดขึ้นเมื่อวันที่ 12 เมษายน พ.ศ. 2504 กาการินบินไปทั่วโลกด้วยดาวเทียมวอสตอค สหภาพโซเวียตเป็นรัฐแรกที่จรวดไปถึงดวงจันทร์ บินไปรอบๆ และถ่ายภาพด้านที่มองไม่เห็นจากโลก นอกจากนี้ยังเป็นชาวรัสเซียที่มาเยือนดาวศุกร์เป็นครั้งแรก พวกเขานำเครื่องมือทางวิทยาศาสตร์มาสู่พื้นผิวของดาวเคราะห์ดวงนี้ นีล อาร์มสตรอง นักบินอวกาศชาวอเมริกัน เป็นคนแรกที่เดินบนพื้นผิวดวงจันทร์ เขาลงจอดเมื่อวันที่ 20 กรกฎาคม พ.ศ. 2512 ในปี พ.ศ. 2529 เรือเวกา 1 และเวกา 2 (เรือของสหภาพโซเวียต) สำรวจดาวหางฮัลเลย์ในระยะใกล้ ซึ่งเข้าใกล้ดวงอาทิตย์เพียงครั้งเดียวทุกๆ 76 ปี การสำรวจอวกาศดำเนินต่อไป...

อย่างที่คุณเห็น ฟิสิกส์เป็นวิทยาศาสตร์ที่สำคัญและมีประโยชน์มาก การขับเคลื่อนด้วยไอพ่นในธรรมชาติและเทคโนโลยีเป็นเพียงหนึ่งในประเด็นที่น่าสนใจที่ถูกกล่าวถึง และความสำเร็จของวิทยาศาสตร์นี้มีความสำคัญมาก

วิธีการใช้ระบบขับเคลื่อนด้วยไอพ่นในธรรมชาติและเทคโนโลยีในปัจจุบัน

ในวิชาฟิสิกส์ มีการค้นพบที่สำคัญเป็นพิเศษในช่วงไม่กี่ศตวรรษที่ผ่านมา แม้ว่าธรรมชาติจะยังคงไม่เปลี่ยนแปลง แต่เทคโนโลยีก็มีการพัฒนาอย่างรวดเร็ว ปัจจุบัน หลักการขับเคลื่อนด้วยไอพ่นถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายไม่เพียงแต่ในสัตว์และพืชหลายชนิดเท่านั้น แต่ยังรวมถึงในอวกาศและการบินด้วย ในอวกาศไม่มีตัวกลางที่ร่างกายสามารถใช้เพื่อโต้ตอบเพื่อเปลี่ยนขนาดและทิศทางของความเร็วได้ นั่นคือเหตุผลว่าทำไมจึงมีเพียงจรวดเท่านั้นที่สามารถใช้บินในอวกาศที่ไม่มีอากาศได้

ในปัจจุบัน เครื่องยนต์ไอพ่นถูกนำมาใช้อย่างแข็งขันในชีวิตประจำวัน ธรรมชาติ และเทคโนโลยี ไม่ใช่เรื่องลึกลับอีกต่อไปเหมือนเมื่อก่อน อย่างไรก็ตาม มนุษยชาติไม่ควรหยุดอยู่แค่นั้น ขอบเขตใหม่อยู่ข้างหน้า ฉันอยากจะเชื่อว่าการเคลื่อนที่ของไอพ่นในธรรมชาติและเทคโนโลยีตามที่อธิบายไว้สั้น ๆ ในบทความนี้ จะเป็นแรงบันดาลใจให้ใครบางคนค้นพบสิ่งใหม่ ๆ