Trong phần này chúng ta sẽ xét chuyển động của các vật có khối lượng thay đổi. Loại chuyển động này thường thấy trong tự nhiên và trong các hệ thống kỹ thuật. Ví dụ, chúng ta có thể đề cập đến:
Sự rơi của một giọt bay hơi;
Sự chuyển động của tảng băng trôi trên bề mặt đại dương;
Chuyển động của mực hoặc sứa;
Chuyến bay tên lửa.
Phương trình vi phân của động cơ phản lực
Động cơ phản lực dựa trên Định luật thứ ba của Newton , theo đó “lực tác dụng có độ lớn bằng nhau và ngược chiều với phản lực”. Khí nóng thoát ra từ vòi tên lửa tạo ra lực tác dụng. Phản lực tác dụng ngược chiều gọi là lực kéo. Lực này đảm bảo cho tên lửa có khả năng tăng tốc.
Gọi khối lượng ban đầu của tên lửa là \(m,\) và tốc độ ban đầu của nó là \(v.\) Sau một thời gian \(dt\), khối lượng của tên lửa sẽ giảm một lượng \(dm\) như sau là kết quả của quá trình đốt cháy nhiên liệu. Điều này sẽ tăng tốc độ tên lửa lên \(dv.\) Áp dụng định luật bảo toàn động lượng đến hệ thống "tên lửa + dòng khí". Tại thời điểm ban đầu, động lượng của hệ là \(mv.\) Sau một thời gian ngắn \(dt\), động lượng của tên lửa sẽ là \[(p_1) = \left((m - dm) \right)\left((v + dv) \right),\] và động lượng liên quan đến khí thải trong hệ tọa độ so với Trái đất sẽ bằng \[(p_2) = dm\left((v - u) \right),\] trong đó \(u\) − tốc độ dòng khí so với Trái Đất. Ở đây chúng tôi đã tính đến rằng tốc độ của dòng khí thoát ra theo hướng ngược lại với tốc độ của tên lửa (Hình \(1\)). Vì vậy phía trước \(u\) có dấu trừ.
Theo định luật bảo toàn tổng động lượng của hệ, ta có thể viết: \[ (p = (p_1) + (p_2),)\;\; (\Rightarrow mv = \left((m - dm) \right)\left((v + dv) \right) + dm\left((v - u) \right).) \]
Hình 1 |
Biến đổi phương trình này, chúng ta nhận được: \[\require(cancel) \cancel(\color(blue)(mv)) = \cancel(\color(blue)(mv)) - \cancel(\color(red)(vdm ) ) + mdv - dmdv + \cancel(\color(red)(vdm)) - udm. \] Trong phương trình cuối cùng, số hạng \(dmdv,\) có thể bị bỏ qua khi xem xét những thay đổi nhỏ của các đại lượng này. Kết quả phương trình sẽ được viết dưới dạng \ Chia cả hai vế cho \(dt,\) để chuyển phương trình về dạng Định luật thứ hai của Newton :\ Phương trình này được gọi là phương trình vi phân của chuyển động phản lực . Vế phải của phương trình là lực kéo\(T:\) \ Từ công thức thu được, rõ ràng lực kéo tỷ lệ thuận tốc độ dòng khí Và tốc độ đốt cháy nhiên liệu . Tất nhiên, phương trình vi phân này mô tả trường hợp lý tưởng. Nó không tính đến trọng lực Và lực khí động học . Việc tính đến chúng sẽ dẫn đến sự phức tạp đáng kể của phương trình vi phân.
Công thức Tsiolkovsky
Nếu lấy tích phân phương trình vi phân rút ra ở trên, chúng ta thu được sự phụ thuộc của tốc độ tên lửa vào khối lượng nhiên liệu bị đốt cháy. Công thức kết quả được gọi là phương trình động cơ phản lực lý tưởng hoặc Công thức Tsiolkovsky , người đã mang nó ra vào năm \(1897\) năm.
Để thu được công thức đã chỉ ra, thuận tiện là viết lại phương trình vi phân dưới dạng sau: \ Tách các biến và lấy tích phân, ta tìm được: \[ (dv = u\frac((dm))(m),)\;\ ; (\Rightarrow \int\limits_((v_0))^((v_1)) (dv) = \int\limits_((m_0))^((m_1)) (u\frac((dm))(m)) .) \] Lưu ý rằng \(dm\) biểu thị sự giảm khối lượng. Do đó, chúng ta lấy số gia \(dm\) bằng dấu âm. Kết quả là phương trình có dạng: \[ (\left. v \right|_((v_0))^((v_1)) = - u\left. (\left((\ln m) \right) ) \right |_((m_0))^((m_1)),)\;\; (\Rightarrow (v_1) - (v_0) = u\ln \frac(((m_0)))(((m_1))).) \] trong đó \((v_0)\) và \((v_1)\) là tốc độ ban đầu và cuối cùng của tên lửa, và \((m_0)\) và \((m_1)\) lần lượt là khối lượng ban đầu và cuối cùng của tên lửa.
Giả sử \((v_0) = 0,\) chúng ta thu được công thức do Tsiolkovsky rút ra: \ Công thức này xác định tốc độ của tên lửa tùy thuộc vào sự thay đổi khối lượng của nó khi nhiên liệu cháy. Sử dụng công thức này, bạn có thể ước tính gần đúng lượng nhiên liệu cần thiết để tăng tốc tên lửa đến một tốc độ nhất định.
Định luật Newton giúp giải thích một hiện tượng cơ học rất quan trọng - động cơ phản lực. Đây là tên được đặt cho chuyển động của một vật thể xảy ra khi một phần nào đó của nó bị tách ra khỏi nó ở bất kỳ tốc độ nào.
Ví dụ, hãy lấy một quả bóng cao su của trẻ em, thổi phồng nó lên và thả nó ra. Chúng ta sẽ thấy rằng khi không khí bắt đầu rời khỏi nó theo một hướng, quả bóng sẽ bay theo hướng khác. Đây là chuyển động phản ứng.
Một số đại diện của thế giới động vật di chuyển theo nguyên lý phản lực, chẳng hạn như mực và bạch tuộc. Định kỳ loại bỏ lượng nước mà chúng hấp thụ, chúng có thể đạt tốc độ lên tới 60-70 km/h. Sứa, mực nang và một số loài động vật khác cũng di chuyển theo cách tương tự.
Ví dụ về động cơ phản lực cũng có thể được tìm thấy trong thế giới thực vật. Ví dụ, quả chín của một quả dưa chuột “điên”, chỉ cần chạm nhẹ nhất, sẽ bật ra khỏi cuống và chất lỏng có vị đắng kèm theo hạt bị đẩy mạnh ra khỏi lỗ hình thành ở vị trí của cuống tách ra; dưa chuột tự bay đi theo hướng ngược lại.
Chuyển động phản lực xảy ra khi nước thoát ra có thể được quan sát trong thí nghiệm sau. Đổ nước vào phễu thủy tinh nối với ống cao su có đầu hình chữ L (Hình 20). Chúng ta sẽ thấy khi nước bắt đầu chảy ra khỏi ống thì bản thân ống sẽ bắt đầu chuyển động và lệch theo hướng ngược lại với hướng chảy của nước.
Chuyến bay được thực hiện dựa trên nguyên lý động cơ phản lực tên lửa. Tên lửa vũ trụ hiện đại là một loại máy bay rất phức tạp bao gồm hàng trăm nghìn và hàng triệu bộ phận. Khối lượng của tên lửa rất lớn. Nó bao gồm khối lượng của chất lỏng hoạt động (tức là khí nóng được hình thành do quá trình đốt cháy nhiên liệu và phát ra dưới dạng dòng phản lực) và khối lượng cuối cùng hoặc, như người ta nói, khối lượng “khô” của tên lửa còn lại sau khi phóng. chất lỏng hoạt động được đẩy ra khỏi tên lửa.
Khối lượng “khô” của tên lửa lần lượt bao gồm khối lượng của kết cấu (tức là vỏ tên lửa, động cơ và hệ thống điều khiển của nó) và khối lượng của trọng tải (tức là thiết bị khoa học, thân của tên lửa). tàu vũ trụ được phóng vào quỹ đạo, phi hành đoàn và hệ thống hỗ trợ sự sống của tàu).
Khi chất lỏng làm việc hết hạn, các thùng chứa được giải phóng, các bộ phận dư thừa của vỏ, v.v. bắt đầu tạo gánh nặng cho tên lửa với những hàng hóa không cần thiết, gây khó khăn cho việc tăng tốc. Do đó, để đạt được tốc độ vũ trụ, người ta sử dụng tên lửa composite (hoặc nhiều tầng) (Hình 21). Lúc đầu, chỉ có khối giai đoạn 1 đầu tiên hoạt động trong những tên lửa như vậy. Khi lượng nhiên liệu dự trữ trong chúng cạn kiệt, chúng sẽ được tách ra và giai đoạn 2 thứ hai được bật lên; sau khi nhiên liệu trong nó cạn kiệt, nó cũng được tách ra và giai đoạn 3 thứ ba được bật lên. Vệ tinh hoặc bất kỳ tàu vũ trụ nào khác nằm ở đầu tên lửa được bao phủ bởi một tấm chắn đầu 4, hình dạng thuôn gọn giúp giảm bớt. sức cản của không khí khi tên lửa bay trong bầu khí quyển của Trái đất.
Khi một luồng khí được phóng ra từ tên lửa ở tốc độ cao, tên lửa sẽ lao theo hướng ngược lại. Tại sao điều này lại xảy ra?
Theo định luật thứ ba của Newton, lực F mà tên lửa tác dụng lên chất lỏng công tác có độ lớn bằng và ngược chiều với lực F mà chất lỏng công tác tác dụng lên thân tên lửa:
Lực F" (được gọi là lực phản kháng) làm tăng tốc tên lửa.
Từ đẳng thức (10.1), suy ra rằng xung truyền tới cơ thể bằng tích của lực và thời gian tác dụng của nó. Do đó, các lực bằng nhau tác dụng trong cùng một thời điểm sẽ truyền những xung động bằng nhau cho các vật thể. Trong trường hợp này, xung m p v p mà tên lửa thu được phải tương ứng với xung m gas v gas của các khí phóng ra:
m р v р = m khí v khí
Từ đó suy ra vận tốc của tên lửa 
Hãy phân tích biểu thức kết quả. Chúng ta thấy rằng tốc độ của tên lửa càng lớn thì tốc độ của khí thải ra càng lớn và tỷ số giữa khối lượng của chất lỏng làm việc (tức là khối lượng của nhiên liệu) và khối lượng cuối cùng (“khô”) của nó càng lớn. tên lửa.
Công thức (12.2) là gần đúng. Người ta chưa tính đến việc khi nhiên liệu cháy, khối lượng của tên lửa đang bay ngày càng nhỏ đi. Công thức chính xác về tốc độ tên lửa lần đầu tiên được K. E. Tsiolkovsky thu được vào năm 1897 và do đó mang tên ông.
Công thức Tsiolkovsky cho phép bạn tính toán lượng nhiên liệu dự trữ cần thiết để đạt được tốc độ tên lửa nhất định. Bảng 3 cho thấy tỷ số giữa khối lượng ban đầu của tên lửa m0 và khối lượng cuối cùng của nó m, tương ứng với các vận tốc khác nhau của tên lửa ở tốc độ phản lực khí (so với tên lửa) v = 4 km/s. 
Ví dụ, để truyền cho tên lửa tốc độ vượt quá tốc độ dòng khí gấp 4 lần (v p = 16 km/s), khối lượng ban đầu của tên lửa (bao gồm cả nhiên liệu) phải vượt quá khối lượng cuối cùng ("khô") khối lượng của tên lửa gấp 55 lần (m 0 /m = 55). Điều này có nghĩa là phần lớn nhất trong tổng khối lượng của tên lửa khi phóng sẽ là khối lượng nhiên liệu. Để so sánh, tải trọng phải có khối lượng rất nhỏ.
Một đóng góp quan trọng cho sự phát triển lý thuyết về động cơ phản lực được thực hiện bởi nhà khoa học người Nga cùng thời với K. E. Tsiolkovsky, I. V. Meshchersky (1859-1935). Phương trình chuyển động của một vật có khối lượng thay đổi được đặt theo tên ông.
1. Động cơ phản lực là gì? Cho ví dụ. 2. Trong thí nghiệm trên Hình 22, khi nước chảy qua các ống cong, thùng sẽ quay theo hướng mũi tên chỉ. Giải thích hiện tượng đó. 3. Điều gì quyết định tốc độ của tên lửa sau khi đốt cháy nhiên liệu?
Bộ Giáo dục và Khoa học Liên bang Nga
FGOU SPO "Trường Cao đẳng Xây dựng Perevozsky"
Tóm tắt
kỷ luật:
Vật lý
đề tài: Động cơ phản lực
Hoàn thành:
Học sinh
Nhóm 1-121
Okuneva Alena
Đã kiểm tra:
P.L.Vineaminovna
thành phố Perevoz
2011
Nội dung:
- Giới thiệu: Động cơ phản lực là gì……………………………… …..……………………..3
Định luật bảo toàn động lượng…………………………………………………….4
Ứng dụng của động cơ phản lực trong tự nhiên…………..….5
Ứng dụng động cơ phản lực trong công nghệ…….……………..….….6
Động cơ phản lực “Tên lửa xuyên lục địa”…………..………………7
Cơ sở vật lý hoạt động của động cơ phản lực..................... .................... 8
Phân loại động cơ phản lực và đặc điểm sử dụng của chúng……………………………….…….…….…….9
Đặc điểm của việc thiết kế và chế tạo máy bay…..…10
Kết luận…………………………………………………….11
Danh sách tài liệu tham khảo………………………..12
"Động cơ phản lực"
Chuyển động phản lực là chuyển động của một vật thể gây ra bởi sự tách một phần nào đó của nó ra khỏi nó ở một tốc độ nhất định. Chuyển động phản lực được mô tả dựa trên định luật bảo toàn động lượng.
Động cơ phản lực, hiện được sử dụng trong máy bay, tên lửa và tàu vũ trụ, là đặc điểm của bạch tuộc, mực, mực, sứa - tất cả chúng, không có ngoại lệ, đều sử dụng phản ứng (độ giật) của dòng nước phun ra để bơi.
Ví dụ về động cơ phản lực cũng có thể được tìm thấy trong thế giới thực vật.
Ở các nước phía Nam có trồng một loại cây gọi là "dưa chuột điên". Ngay khi bạn chạm nhẹ vào một quả chín, tương tự như quả dưa chuột, nó sẽ bật ra khỏi cuống và qua lỗ tạo thành, chất lỏng có hạt bay ra khỏi quả như một đài phun nước với tốc độ lên tới 10 m/s.
Bản thân dưa chuột bay đi theo hướng ngược lại. Dưa chuột điên (hay còn gọi là “súng lục của phụ nữ”) bắn xa hơn 12 m.
“Định luật bảo toàn động lượng”
Trong một hệ thống khép kín, tổng vectơ xung của tất cả các vật thể có trong hệ thống không đổi đối với bất kỳ tương tác nào của các vật thể trong hệ thống này với nhau.
Định luật cơ bản này của tự nhiên được gọi là định luật bảo toàn động lượng. Đó là hệ quả của định luật thứ hai và thứ ba của Newton. Chúng ta hãy xem xét hai vật thể tương tác là một phần của một hệ thống khép kín.
Chúng ta biểu thị các lực tương tác giữa các vật này bằng và Theo định luật thứ ba của Newton Nếu các vật này tương tác trong thời gian t thì xung lực của các lực tương tác có độ lớn bằng nhau và hướng ngược nhau: Chúng ta hãy áp dụng định luật thứ hai của Newton cho các vật này :
Sự bằng nhau này có nghĩa là do sự tương tác của hai vật nên tổng động lượng của chúng không thay đổi. Bây giờ xem xét tất cả các tương tác cặp có thể có của các vật thể có trong một hệ kín, chúng ta có thể kết luận rằng nội lực của một hệ kín không thể thay đổi tổng động lượng của nó, tức là tổng vectơ động lượng của tất cả các vật thể có trong hệ thống này. Có thể giảm đáng kể khối lượng phóng tên lửa bằng cách sử dụngtên lửa nhiều tầng, khi các tầng tên lửa tách ra khi nhiên liệu cháy hết. Khối lượng thùng chứa nhiên liệu, động cơ đã qua sử dụng, hệ thống điều khiển, v.v. bị loại khỏi quá trình tăng tốc tên lửa tiếp theo. Đó là con đường tạo ra tên lửa nhiều tầng tiết kiệm mà khoa học tên lửa hiện đại đang phát triển.
"Ứng dụng động cơ phản lực trong tự nhiên"
Động cơ phản lực được sử dụng bởi nhiều loài nhuyễn thể - bạch tuộc, mực, mực. Ví dụ, một con sò biển di chuyển về phía trước nhờ lực phản kháng của dòng nước bắn ra khỏi vỏ trong quá trình nén mạnh các van của nó.
bạch tuộc
Mực nang, giống như hầu hết các loài động vật chân đầu, di chuyển trong nước theo cách sau. Cô lấy nước vào khoang mang thông qua một khe bên và một cái phễu đặc biệt ở phía trước cơ thể, sau đó mạnh mẽ phun ra một dòng nước qua phễu. Mực nang hướng ống phễu sang một bên hoặc phía sau và nhanh chóng ép nước ra khỏi nó, có thể di chuyển theo các hướng khác nhau.
Salpa là động vật biển có thân hình trong suốt; khi di chuyển, nó nhận nước qua lỗ phía trước, nước đi vào một khoang rộng, bên trong có các mang được kéo dài theo đường chéo. Ngay khi con vật uống một ngụm nước lớn, cái lỗ sẽ đóng lại. Sau đó, các cơ dọc và ngang của cơ hoành co lại, toàn bộ cơ thể co lại và nước được đẩy ra ngoài qua lỗ sau. Phản ứng của tia thoát ra đẩy salpa về phía trước. Động cơ phản lực của mực được quan tâm nhiều nhất. Mực ống là loài động vật không xương sống lớn nhất ở độ sâu đại dương. Mực đã đạt được sự hoàn hảo cao nhất trong việc điều hướng máy bay phản lực. Ngay cả cơ thể của họ, với hình dạng bên ngoài, cũng sao chép một tên lửa. Biết định luật bảo toàn động lượng, bạn có thể thay đổi tốc độ chuyển động của chính mình trong không gian mở. Nếu bạn đang ở trên một chiếc thuyền và có nhiều viên đá nặng, thì việc ném những viên đá theo một hướng nhất định sẽ đưa bạn đi theo hướng ngược lại. Điều tương tự cũng sẽ xảy ra ở ngoài không gian, nhưng ở đó họ sử dụng động cơ phản lực cho việc này.
“Ứng dụng động cơ phản lực trong công nghệ”
Vào cuối thiên niên kỷ thứ nhất sau Công nguyên, Trung Quốc đã phát minh ra động cơ đẩy phản lực, cung cấp năng lượng cho tên lửa - những ống tre chứa đầy thuốc súng, chúng cũng được dùng làm thú vui. Một trong những dự án ô tô đầu tiên cũng có động cơ phản lực và dự án này thuộc về Newton.
Tác giả của dự án máy bay phản lực đầu tiên trên thế giới dành cho chuyến bay của con người là nhà cách mạng người Nga N.I. Kibalchich. Ông bị xử tử vào ngày 3 tháng 4 năm 1881 vì tham gia vào vụ ám sát Hoàng đế Alexander II. Anh ta phát triển dự án của mình trong tù sau khi bị kết án tử hình. Kibalchich viết: “Khi ở trong tù, vài ngày trước khi chết, tôi đang viết dự án này. Tôi tin vào tính khả thi của ý tưởng của mình và niềm tin này đã hỗ trợ tôi trong hoàn cảnh khủng khiếp của mình… Tôi sẽ bình tĩnh đối mặt với cái chết, biết rằng ý tưởng của mình sẽ không chết cùng tôi ”.
Ý tưởng sử dụng tên lửa cho các chuyến bay vào vũ trụ được đề xuất vào đầu thế kỷ này bởi nhà khoa học người Nga Konstantin Eduardovich Tsiolkovsky. Năm 1903, một bài báo của giáo viên thể dục Kaluga K.E. Tsiolkovsky “Khám phá không gian thế giới bằng các công cụ phản ứng.” Công trình này chứa đựng phương trình toán học quan trọng nhất đối với ngành du hành vũ trụ, ngày nay được gọi là “công thức Tsiolkovsky”, mô tả chuyển động của một vật thể có khối lượng thay đổi. Sau đó, ông phát triển thiết kế động cơ tên lửa nhiên liệu lỏng, đề xuất thiết kế tên lửa nhiều tầng và bày tỏ ý tưởng về khả năng tạo ra toàn bộ thành phố không gian trên quỹ đạo Trái đất thấp. Ông đã chỉ ra rằng thiết bị duy nhất có khả năng vượt qua trọng lực là tên lửa, tức là một thiết bị có động cơ phản lực sử dụng nhiên liệu và chất oxy hóa nằm trên chính thiết bị đó. Tên lửa của Liên Xô là những tên lửa đầu tiên tiếp cận Mặt trăng, bay vòng quanh Mặt trăng và chụp ảnh mặt của nó không thể nhìn thấy được từ Trái đất, đồng thời là những tên lửa đầu tiên tiếp cận hành tinh Sao Kim và đưa các thiết bị khoa học lên bề mặt của nó. Năm 1986, hai tàu vũ trụ của Liên Xô, Vega 1 và Vega 2, đã kiểm tra chặt chẽ Sao chổi Halley, sao chổi này tiếp cận Mặt trời cứ sau 76 năm một lần.
Động cơ phản lực "Tên lửa liên lục địa"
Nhân loại luôn mơ ước được du hành vào vũ trụ. Các nhà văn - nhà văn khoa học viễn tưởng, nhà khoa học, người mơ mộng - đã đề xuất nhiều phương tiện khác nhau để đạt được mục tiêu này. Nhưng trong nhiều thế kỷ, không một nhà khoa học hay nhà văn khoa học viễn tưởng nào có thể phát minh ra phương tiện duy nhất mà một người có thể sử dụng để vượt qua lực hấp dẫn và bay vào không gian. K. E. Tsiolkovsky là người sáng lập lý thuyết về chuyến bay vào vũ trụ.
Lần đầu tiên, ước mơ và khát vọng của nhiều người đã được nhà khoa học người Nga Konstantin Eduardovich Tsiolkovsky (1857-1935) đưa đến gần hơn với hiện thực, người đã chỉ ra rằng thiết bị duy nhất có khả năng vượt qua trọng lực là tên lửa, lần đầu tiên ông trình bày. bằng chứng khoa học về khả năng sử dụng tên lửa cho các chuyến bay vào vũ trụ, vượt ra ngoài bầu khí quyển Trái đất và tới các hành tinh khác trong hệ mặt trời. Tsoilkovsky gọi tên lửa là một thiết bị có động cơ phản lực sử dụng nhiên liệu và chất oxy hóa trên đó.
Như bạn đã biết từ một khóa học vật lý, một phát bắn từ súng sẽ kèm theo độ giật. Theo định luật Newton, một viên đạn và một khẩu súng sẽ bay theo những hướng khác nhau với cùng tốc độ nếu chúng có cùng khối lượng. Khối khí được đẩy ra tạo ra một phản lực, nhờ đó có thể đảm bảo chuyển động cả trong không khí và trong không gian thiếu không khí, và do đó xảy ra hiện tượng giật lại. Vai chúng ta cảm thấy lực giật càng lớn thì khối lượng và tốc độ của khí thoát ra càng lớn, và do đó, phản ứng của súng càng mạnh thì lực phản kháng càng lớn. Những hiện tượng này được giải thích bằng định luật bảo toàn động lượng:
tổng vectơ (hình học) của các xung của các vật thể tạo nên một hệ kín không đổi đối với mọi chuyển động và tương tác của các vật thể trong hệ.
Công thức Tsiolkovsky được trình bày là nền tảng làm cơ sở cho toàn bộ tính toán của tên lửa hiện đại. Số Tsiolkovsky là tỷ số giữa khối lượng nhiên liệu và khối lượng tên lửa khi kết thúc hoạt động của động cơ - với trọng lượng của tên lửa rỗng.
Vì vậy, chúng tôi thấy rằng tốc độ tối đa có thể đạt được của tên lửa phụ thuộc chủ yếu vào tốc độ dòng khí thoát ra từ vòi phun. Và tốc độ dòng khí của vòi phun phụ thuộc vào loại nhiên liệu và nhiệt độ của tia khí. Điều này có nghĩa là nhiệt độ càng cao thì tốc độ càng lớn. Sau đó, đối với một tên lửa thực sự, bạn cần chọn loại nhiên liệu có hàm lượng calo cao nhất, tạo ra lượng nhiệt lớn nhất. Công thức cho thấy, trong số những thứ khác, tốc độ của tên lửa phụ thuộc vào khối lượng ban đầu và cuối cùng của tên lửa, phần trọng lượng của nó là nhiên liệu và phần nào là vô dụng (theo quan điểm về tốc độ bay) cấu trúc: cơ thể, cơ chế, v.v. d.
Kết luận chính từ công thức xác định tốc độ của tên lửa vũ trụ Tsiolkovsky này là trong không gian không có không khí, tên lửa sẽ phát triển tốc độ càng lớn, tốc độ thoát khí càng lớn và số Tsiolkovsky càng lớn.
“Cơ sở vật lý hoạt động của động cơ phản lực”
Động cơ phản lực mạnh mẽ hiện đại thuộc nhiều loại khác nhau dựa trên nguyên tắc phản ứng trực tiếp, tức là. nguyên lý tạo ra lực dẫn động (hoặc lực đẩy) dưới dạng phản ứng (độ giật) của dòng “chất công tác” chảy ra từ động cơ, thường là khí nóng. Trong tất cả các động cơ đều có hai quá trình chuyển đổi năng lượng. Đầu tiên, năng lượng hóa học của nhiên liệu được chuyển đổi thành năng lượng nhiệt của các sản phẩm đốt cháy, sau đó năng lượng nhiệt được sử dụng để thực hiện công cơ học. Các động cơ này bao gồm động cơ piston của ô tô, đầu máy diesel, tua bin hơi nước và khí của các nhà máy điện, v.v.. Sau khi khí nóng chứa năng lượng nhiệt lớn được tạo ra trong động cơ nhiệt, năng lượng này phải được chuyển hóa thành cơ năng. Xét cho cùng, động cơ dùng để thực hiện công cơ khí, “di chuyển” một thứ gì đó, đưa nó vào hoạt động, bất kể đó là máy phát điện, nếu được yêu cầu bổ sung các bản vẽ của một nhà máy điện, một đầu máy diesel, một ô tô hay một động cơ. máy bay. Để nhiệt năng của chất khí chuyển hóa thành cơ năng thì thể tích của chúng phải tăng lên. Với sự giãn nở như vậy, các chất khí thực hiện công, tiêu tốn năng lượng bên trong và nhiệt của chúng.
Vòi phun phản lực có thể có hình dạng khác nhau và hơn nữa, thiết kế khác nhau tùy thuộc vào loại động cơ. Điều chính là tốc độ khí thoát ra khỏi động cơ. Nếu vận tốc dòng chảy ra này không vượt quá tốc độ lan truyền sóng âm trong khí thoát ra thì vòi phun là một đoạn ống hình trụ hoặc côn đơn giản. Nếu tốc độ dòng chảy ra vượt quá tốc độ âm thanh thì vòi phun có hình dạng giống như một đường ống giãn nở hoặc đầu tiên thu hẹp lại rồi giãn nở (vòi Lavl). Chỉ trong một đường ống có hình dạng này, như lý thuyết và kinh nghiệm cho thấy, khí mới có thể được tăng tốc đến tốc độ siêu âm và vượt qua “rào cản âm thanh”.
“Phân loại động cơ phản lực và tính năng sử dụng của chúng”
Tuy nhiên, thân cây hùng mạnh này, nguyên lý phản ứng trực tiếp, đã sinh ra một chiếc vương miện khổng lồ là “cây phả hệ” của gia đình động cơ phản lực. Làm quen với các nhánh chính của vương miện, vương miện trên "thân cây" phản ứng trực tiếp. Chẳng bao lâu, như bạn có thể thấy trong hình (xem bên dưới), thân cây này được chia thành hai phần, như thể bị chia cắt bởi một tia sét. Cả hai chiếc rương mới đều được trang trí như nhau với những chiếc vương miện mạnh mẽ. Sự phân chia này xảy ra do tất cả các động cơ phản lực “hóa học” được chia thành hai loại tùy thuộc vào việc chúng có sử dụng không khí xung quanh để vận hành hay không.
Trong động cơ không nén thuộc loại khác, dòng chảy trực tiếp, thậm chí không có lưới van này và áp suất trong buồng đốt tăng lên do áp suất tốc độ cao, tức là. hãm luồng không khí đi vào động cơ trong chuyến bay. Rõ ràng là một động cơ như vậy chỉ có khả năng hoạt động khi máy bay đã bay ở tốc độ đủ cao; nó sẽ không phát triển lực đẩy khi đỗ. Nhưng ở tốc độ rất cao, gấp 4-5 lần tốc độ âm thanh, động cơ ramjet phát triển lực đẩy rất cao và tiêu thụ ít nhiên liệu hơn bất kỳ động cơ phản lực “hóa học” nào khác trong những điều kiện này. Đó là lý do tại sao động cơ ramjet.
vân vân.............
Động cơ phản lực trong tự nhiên và công nghệ
TÓM TẮT VỀ VẬT LÝ
Động cơ phản lực- chuyển động xảy ra khi bất kỳ bộ phận nào của nó bị tách ra khỏi cơ thể ở một tốc độ nhất định.
Phản lực xảy ra mà không có bất kỳ sự tương tác nào với các vật thể bên ngoài.
Ứng dụng động cơ phản lực trong tự nhiên
Nhiều người trong chúng ta trong đời đã từng gặp phải sứa khi bơi dưới biển. Trong mọi trường hợp, có khá nhiều chúng ở Biển Đen. Nhưng ít người nghĩ rằng sứa cũng sử dụng động cơ phản lực để di chuyển. Ngoài ra, đây là cách di chuyển của ấu trùng chuồn chuồn và một số loài sinh vật phù du biển. Và thường thì hiệu quả của động vật không xương sống biển khi sử dụng động cơ phản lực cao hơn nhiều so với các phát minh công nghệ.
Động cơ phản lực được sử dụng bởi nhiều loài nhuyễn thể - bạch tuộc, mực, mực. Ví dụ, một con sò biển di chuyển về phía trước nhờ lực phản kháng của dòng nước bắn ra khỏi vỏ trong quá trình nén mạnh các van của nó.
bạch tuộc
mực nang
Mực nang, giống như hầu hết các loài động vật chân đầu, di chuyển trong nước theo cách sau. Cô lấy nước vào khoang mang thông qua một khe bên và một cái phễu đặc biệt ở phía trước cơ thể, sau đó mạnh mẽ phun ra một dòng nước qua phễu. Mực nang hướng ống phễu sang một bên hoặc phía sau và nhanh chóng ép nước ra khỏi nó, có thể di chuyển theo các hướng khác nhau.
Salpa là động vật biển có thân hình trong suốt; khi di chuyển, nó nhận nước qua lỗ phía trước, nước đi vào một khoang rộng, bên trong có các mang được kéo dài theo đường chéo. Ngay khi con vật uống một ngụm nước lớn, cái lỗ sẽ đóng lại. Sau đó, các cơ dọc và ngang của cơ hoành co lại, toàn bộ cơ thể co lại và nước được đẩy ra ngoài qua lỗ sau. Phản ứng của tia thoát ra đẩy salpa về phía trước.
Động cơ phản lực của mực được quan tâm nhiều nhất. Mực ống là loài động vật không xương sống lớn nhất ở độ sâu đại dương. Mực đã đạt được sự hoàn hảo cao nhất trong việc điều hướng máy bay phản lực. Ngay cả cơ thể của chúng, với hình dáng bên ngoài, cũng sao chép tên lửa (hay nói đúng hơn là tên lửa sao chép con mực, vì nó có quyền ưu tiên không thể chối cãi trong vấn đề này). Khi di chuyển chậm, mực sử dụng một chiếc vây lớn hình kim cương uốn cong theo chu kỳ. Nó sử dụng động cơ phản lực để ném nhanh. Mô cơ - lớp phủ bao quanh cơ thể nhuyễn thể ở mọi phía; thể tích khoang của nó gần bằng một nửa thể tích cơ thể mực. Con vật hút nước bên trong khoang áo choàng, sau đó phun mạnh một dòng nước qua một vòi hẹp và di chuyển về phía sau với những cú đẩy tốc độ cao. Đồng thời, tất cả mười xúc tu của con mực đều tập hợp lại thành một nút phía trên đầu, tạo thành hình thuôn thuôn. Vòi được trang bị một van đặc biệt và các cơ có thể xoay nó, thay đổi hướng chuyển động. Động cơ của mực rất tiết kiệm, có khả năng đạt tốc độ lên tới 60 - 70 km/h. (Một số nhà nghiên cứu tin rằng tốc độ thậm chí lên tới 150 km/h!) Không có gì lạ khi mực được gọi là “ngư lôi sống”. Bằng cách uốn cong các xúc tu bó lại sang phải, trái, lên hoặc xuống, con mực sẽ quay theo hướng này hay hướng khác. Vì vô lăng như vậy rất lớn so với bản thân con vật nên chuyển động nhẹ của nó cũng đủ để con mực, ngay cả khi ở tốc độ tối đa, có thể dễ dàng tránh va chạm với chướng ngại vật. Một cú bẻ lái đột ngột - và người bơi lao đi theo hướng ngược lại. Vì vậy, anh ấy uốn cong phần cuối của phễu về phía sau và bây giờ trượt đầu xuống trước. Anh ta bẻ cong nó sang bên phải - và lực đẩy phản lực đã ném anh ta sang bên trái. Nhưng khi bạn cần bơi nhanh, cái phễu luôn nhô ra ngay giữa các xúc tu và con mực lao đuôi trước, giống như cách một con tôm càng chạy - một loài đi bộ nhanh được trời phú cho sự nhanh nhẹn của một con ngựa.
Nếu không cần phải vội vàng, mực và mực nang bơi với những chiếc vây nhấp nhô - những làn sóng nhỏ chạy qua chúng từ trước ra sau, và con vật lướt đi một cách duyên dáng, thỉnh thoảng cũng tự đẩy mình bằng một dòng nước bắn ra từ dưới lớp áo. Sau đó, có thể thấy rõ những cú sốc riêng lẻ mà động vật thân mềm nhận được tại thời điểm phun trào các tia nước. Một số loài động vật thân mềm có thể đạt tốc độ lên tới 55 km một giờ. Có vẻ như chưa có ai thực hiện các phép đo trực tiếp nhưng điều này có thể được đánh giá qua tốc độ và phạm vi bay của mực bay. Và hóa ra bạch tuộc lại có tài năng như vậy trong gia đình! Phi công giỏi nhất trong số các loài nhuyễn thể là mực Stenoteuthis. Các thủy thủ người Anh gọi nó là mực bay (“mực bay”). Đây là một loài động vật nhỏ có kích thước bằng một con cá trích. Nó đuổi theo cá với tốc độ cao đến mức thường xuyên nhảy lên khỏi mặt nước, lướt trên bề mặt như một mũi tên. Anh ta sử dụng thủ thuật này để cứu mạng mình khỏi những kẻ săn mồi - cá ngừ và cá thu. Sau khi phát triển lực đẩy phản lực tối đa trong nước, con mực phi công cất cánh lên không trung và bay trên những con sóng dài hơn năm mươi mét. Điểm cao nhất của chuyến bay của một tên lửa sống nằm trên mặt nước cao đến mức mực bay thường đậu trên boong các con tàu viễn dương. Bốn đến năm mét không phải là độ cao kỷ lục mà mực có thể bay lên trời. Đôi khi chúng còn bay cao hơn nữa.
Nhà nghiên cứu động vật thân mềm người Anh, Tiến sĩ Rees đã mô tả trong một bài báo khoa học về một con mực (chỉ dài 16 cm), sau khi bay một khoảng khá xa trong không khí, đã rơi xuống cầu của một du thuyền, cao hơn mặt nước gần bảy mét.
Chuyện xảy ra là rất nhiều mực bay rơi xuống tàu thành dòng thác lấp lánh. Nhà văn cổ Trebius Niger từng kể một câu chuyện buồn về một con tàu được cho là đã chìm dưới sức nặng của những con mực bay rơi xuống boong tàu. Mực có thể cất cánh mà không cần tăng tốc.
Bạch tuộc cũng có thể bay. Nhà tự nhiên học người Pháp Jean Verani đã chứng kiến một con bạch tuộc bình thường tăng tốc trong bể cá và bất ngờ nhảy ngược ra khỏi mặt nước. Sau khi mô tả một vòng cung dài khoảng năm mét trong không khí, anh ta quay trở lại bể cá. Khi tăng tốc để nhảy, con bạch tuộc di chuyển không chỉ nhờ lực đẩy phản lực mà còn chèo bằng các xúc tu của nó.
Tất nhiên, bạch tuộc rộng thùng thình bơi kém hơn mực, nhưng vào những thời điểm quan trọng, chúng có thể thể hiện kỷ lục dành cho những vận động viên chạy nước rút giỏi nhất. Nhân viên Thủy cung California đã cố gắng chụp ảnh một con bạch tuộc đang tấn công một con cua. Con bạch tuộc lao vào con mồi với tốc độ khiến phim dù quay ở tốc độ cao nhất vẫn luôn dính dầu mỡ. Điều này có nghĩa là cú ném kéo dài một phần trăm giây! Thông thường, bạch tuộc bơi tương đối chậm. Joseph Seinl, người đã nghiên cứu sự di cư của bạch tuộc, đã tính toán: một con bạch tuộc có kích thước nửa mét bơi qua biển với tốc độ trung bình khoảng mười lăm km một giờ. Mỗi tia nước bắn ra khỏi phễu sẽ đẩy nó về phía trước (hay đúng hơn là lùi lại, vì bạch tuộc bơi lùi) từ hai đến hai mét rưỡi.
Chuyển động phản lực cũng có thể được tìm thấy trong thế giới thực vật. Ví dụ, những quả chín của "dưa chuột điên", chỉ cần chạm nhẹ, sẽ bật ra khỏi cuống và chất lỏng dính có hạt sẽ bị đẩy mạnh ra khỏi lỗ tạo thành. Bản thân quả dưa chuột bay theo hướng ngược lại lên tới 12 m.
Biết định luật bảo toàn động lượng, bạn có thể thay đổi tốc độ chuyển động của chính mình trong không gian mở. Nếu bạn đang ở trên một chiếc thuyền và có nhiều viên đá nặng, thì việc ném những viên đá theo một hướng nhất định sẽ đưa bạn đi theo hướng ngược lại. Điều tương tự cũng sẽ xảy ra ở ngoài không gian, nhưng ở đó họ sử dụng động cơ phản lực cho việc này.
Mọi người đều biết rằng một phát bắn từ súng sẽ kèm theo độ giật. Nếu trọng lượng của viên đạn bằng trọng lượng của súng thì chúng sẽ bay ra xa nhau với tốc độ như nhau. Sự giật lại xảy ra do khối khí thoát ra tạo ra phản lực, nhờ đó chuyển động có thể được đảm bảo cả trong không khí và trong không gian thiếu không khí. Và khối lượng và tốc độ của khí chảy càng lớn thì vai chúng ta cảm thấy lực giật càng lớn, phản lực của súng càng mạnh thì lực phản kháng càng lớn.
Ứng dụng động cơ phản lực trong công nghệ
Trong nhiều thế kỷ, nhân loại đã mơ ước được bay vào vũ trụ. Các nhà văn khoa học viễn tưởng đã đề xuất nhiều phương pháp khác nhau để đạt được mục tiêu này. Vào thế kỷ 17, một câu chuyện của nhà văn người Pháp Cyrano de Bergerac về chuyến bay lên mặt trăng đã xuất hiện. Người anh hùng của câu chuyện này đã đến Mặt trăng trên một chiếc xe đẩy bằng sắt, trên đó anh ta liên tục ném một nam châm cực mạnh. Bị thu hút bởi anh ta, chiếc xe ngày càng bay cao hơn Trái đất cho đến khi chạm tới Mặt trăng. Và Nam tước Munchausen nói rằng ông đã leo lên mặt trăng dọc theo thân cây đậu.
Vào cuối thiên niên kỷ thứ nhất sau Công nguyên, Trung Quốc đã phát minh ra động cơ đẩy phản lực, cung cấp năng lượng cho tên lửa - những ống tre chứa đầy thuốc súng, chúng cũng được dùng làm thú vui. Một trong những dự án ô tô đầu tiên cũng có động cơ phản lực và dự án này thuộc về Newton
Tác giả của dự án máy bay phản lực đầu tiên trên thế giới dành cho chuyến bay của con người là nhà cách mạng người Nga N.I. Kibalchich. Ông bị xử tử vào ngày 3 tháng 4 năm 1881 vì tham gia vào vụ ám sát Hoàng đế Alexander II. Anh ta phát triển dự án của mình trong tù sau khi bị kết án tử hình. Kibalchich viết: “Khi ở trong tù, vài ngày trước khi chết, tôi đang viết dự án này. Tôi tin vào tính khả thi của ý tưởng của mình và niềm tin này đã hỗ trợ tôi trong hoàn cảnh khủng khiếp của mình… Tôi sẽ bình tĩnh đối mặt với cái chết, biết rằng ý tưởng của mình sẽ không chết cùng tôi ”.
Ý tưởng sử dụng tên lửa cho các chuyến bay vào vũ trụ được đề xuất vào đầu thế kỷ này bởi nhà khoa học người Nga Konstantin Eduardovich Tsiolkovsky. Năm 1903, một bài báo của giáo viên thể dục Kaluga K.E. Tsiolkovsky “Khám phá không gian thế giới bằng các công cụ phản ứng.” Công trình này chứa đựng phương trình toán học quan trọng nhất đối với ngành du hành vũ trụ, ngày nay được gọi là “công thức Tsiolkovsky”, mô tả chuyển động của một vật thể có khối lượng thay đổi. Sau đó, ông phát triển thiết kế động cơ tên lửa nhiên liệu lỏng, đề xuất thiết kế tên lửa nhiều tầng và bày tỏ ý tưởng về khả năng tạo ra toàn bộ thành phố không gian trên quỹ đạo Trái đất thấp. Ông đã chỉ ra rằng thiết bị duy nhất có khả năng vượt qua trọng lực là tên lửa, tức là một thiết bị có động cơ phản lực sử dụng nhiên liệu và chất oxy hóa nằm trên chính thiết bị đó.
Chuyển động phản lực trong tự nhiên và công nghệ là một hiện tượng rất phổ biến. Trong tự nhiên, nó xảy ra khi một bộ phận của cơ thể tách ra khỏi bộ phận khác ở một tốc độ nhất định. Trong trường hợp này, lực phản kháng xuất hiện mà không có sự tương tác của sinh vật nhất định với các vật thể bên ngoài.
Để hiểu những gì chúng ta đang nói đến, tốt nhất hãy xem các ví dụ. trong tự nhiên và công nghệ là rất nhiều. Đầu tiên chúng ta sẽ nói về cách động vật sử dụng nó và sau đó là cách nó được sử dụng trong công nghệ.
Sứa, ấu trùng chuồn chuồn, sinh vật phù du và động vật thân mềm
Nhiều người khi đi tắm biển đã bắt gặp sứa. Ở Biển Đen, trong mọi trường hợp, có đủ chúng. Tuy nhiên, không phải ai cũng nghĩ rằng sứa di chuyển bằng lực đẩy phản lực. Phương pháp tương tự được sử dụng bởi ấu trùng chuồn chuồn, cũng như một số đại diện của sinh vật phù du biển. Hiệu quả của các loài động vật biển không xương sống sử dụng nó thường cao hơn nhiều so với các phát minh kỹ thuật.
Nhiều loài nhuyễn thể di chuyển theo cách mà chúng ta quan tâm. Ví dụ bao gồm mực nang, mực và bạch tuộc. Đặc biệt, ngao sò có thể di chuyển về phía trước nhờ một tia nước phun ra từ vỏ khi van của nó bị nén mạnh.
Và đây chỉ là một vài ví dụ từ cuộc sống của thế giới động vật có thể được trích dẫn để mở rộng chủ đề: “Sức đẩy phản lực trong cuộc sống hàng ngày, thiên nhiên và công nghệ”.
Mực nang di chuyển như thế nào?
Mực nang cũng rất thú vị về mặt này. Giống như nhiều loài động vật thân mềm, nó di chuyển trong nước theo cơ chế sau. Thông qua một cái phễu đặc biệt nằm ở phía trước cơ thể, cũng như qua một khe bên, mực nang lấy nước vào khoang mang của nó. Sau đó cô ném mạnh nó qua phễu. Mực nang hướng ống phễu về phía sau hoặc sang một bên. Phong trào có thể được thực hiện theo các hướng khác nhau.
Phương pháp mà salpa sử dụng
Phương pháp mà salpa sử dụng cũng gây tò mò. Đây là tên của một loài động vật biển có thân hình trong suốt. Khi di chuyển, salpa hút nước bằng lỗ phía trước. Nước kết thúc trong một khoang rộng và mang nằm chéo bên trong nó. Cái lỗ đóng lại khi salpa uống một ngụm nước lớn. Các cơ ngang và dọc của nó co lại, nén toàn bộ cơ thể con vật. Nước được đẩy ra ngoài qua lỗ phía sau. Con vật di chuyển về phía trước nhờ phản ứng của dòng tia.
Mực ống - "ngư lôi sống"
Điều thú vị nhất có lẽ là động cơ phản lực mà con mực có. Loài vật này được coi là đại diện lớn nhất của động vật không xương sống sống ở độ sâu đại dương lớn. Trong việc điều hướng máy bay phản lực, mực đã đạt được sự hoàn hảo thực sự. Ngay cả cơ thể của những con vật này cũng giống như một tên lửa ở hình dạng bên ngoài. Hay đúng hơn, tên lửa này sao chép con mực, vì con mực có vị trí ưu việt không thể tranh cãi trong vấn đề này. Nếu cần di chuyển chậm, con vật sử dụng một chiếc vây lớn hình kim cương, đôi khi có thể uốn cong. Nếu cần ném nhanh, động cơ phản lực sẽ đến giải cứu.
Cơ thể của động vật thân mềm được bao bọc tứ phía bởi lớp áo - mô cơ. Gần một nửa tổng thể tích của cơ thể động vật là thể tích khoang của nó. Mực sử dụng khoang màng áo để di chuyển bằng cách hút nước vào bên trong. Sau đó, anh ta ném mạnh dòng nước thu được qua một vòi hẹp. Kết quả là nó bị đẩy lùi với tốc độ cao. Đồng thời, con mực gấp cả 10 xúc tu thành nút thắt phía trên đầu để có hình dáng thuôn gọn. Vòi có một van đặc biệt và cơ của động vật có thể xoay nó. Do đó, hướng chuyển động thay đổi.
Tốc độ mực ấn tượng
Phải nói rằng động cơ mực rất tiết kiệm. Tốc độ nó có thể đạt được có thể đạt tới 60-70 km/h. Một số nhà nghiên cứu thậm chí còn tin rằng nó có thể đạt tới tốc độ 150 km/h. Như bạn có thể thấy, mực không phải vô cớ mà được gọi là “ngư lôi sống”. Nó có thể quay theo hướng mong muốn, uốn cong các xúc tu gấp thành bó xuống, lên, sang trái hoặc phải.
Con mực điều khiển chuyển động như thế nào?
Vì vô lăng rất lớn so với kích thước của con vật nên chỉ cần một chuyển động nhẹ của vô lăng cũng đủ để mực dễ dàng tránh va chạm với chướng ngại vật, thậm chí di chuyển với tốc độ tối đa. Nếu bạn xoay mạnh, con vật sẽ ngay lập tức lao về hướng ngược lại. Con mực uốn cong phần cuối của phễu về phía sau và kết quả là có thể trượt đầu trước. Nếu anh ta bẻ nó sang phải, anh ta sẽ bị lực đẩy phản lực ném sang trái. Tuy nhiên, khi cần bơi nhanh, phễu luôn nằm ngay giữa các xúc tu. Trong trường hợp này, con vật lao đuôi trước, giống như cách chạy của một con tôm càng chạy nhanh nếu nó có sự nhanh nhẹn của một tay đua.
Khi không cần vội vã, mực, mực bơi lội, gợn sóng bằng vây. Sóng nhỏ chạy ngang qua chúng từ trước ra sau. Mực và mực lướt nhẹ một cách duyên dáng. Thỉnh thoảng chúng chỉ đẩy mình bằng một dòng nước bắn ra từ dưới lớp áo choàng. Những cú sốc riêng lẻ mà động vật thân mềm nhận được trong quá trình phun trào của các tia nước có thể nhìn thấy rõ ràng vào những thời điểm như vậy.
mực bay
Một số loài động vật thân mềm có khả năng tăng tốc lên tới 55 km/h. Có vẻ như chưa có ai thực hiện phép đo trực tiếp nhưng chúng ta có thể đưa ra con số như vậy dựa trên tầm hoạt động và tốc độ của mực bay. Hóa ra có những người như vậy. Mực Stenoteuthis là phi công giỏi nhất trong số các loài nhuyễn thể. Các thủy thủ người Anh gọi nó là mực bay (flying ink). Con vật này, bức ảnh được trình bày ở trên, có kích thước nhỏ, cỡ một con cá trích. Nó đuổi cá nhanh đến mức thường xuyên nhảy lên khỏi mặt nước, lướt đi như một mũi tên trên bề mặt. Anh ta cũng sử dụng thủ thuật này khi gặp nguy hiểm trước những kẻ săn mồi - cá thu và cá ngừ. Sau khi phát triển lực đẩy phản lực tối đa trong nước, con mực phóng lên không trung và sau đó bay cao hơn 50 mét so với mặt sóng. Khi nó bay, nó cao đến mức mực bay thường xuyên đậu trên boong tàu. Chiều cao 4-5 mét hoàn toàn không phải là kỷ lục đối với họ. Đôi khi mực bay còn bay cao hơn.
Tiến sĩ Rees, một nhà nghiên cứu động vật thân mềm đến từ Vương quốc Anh, trong bài báo khoa học của mình đã mô tả một đại diện của loài động vật này, có chiều dài cơ thể chỉ 16 cm, tuy nhiên, nó có thể bay một khoảng cách khá xa trong không trung, sau đó nó đáp xuống mặt đất. cầu của một du thuyền. Và chiều cao của cây cầu này là gần 7 mét!
Có những lúc một con tàu bị nhiều con mực bay tấn công cùng một lúc. Trebius Niger, một nhà văn cổ xưa đã từng kể một câu chuyện buồn về một con tàu dường như không thể chịu nổi sức nặng của những loài động vật biển này và bị chìm. Điều thú vị là mực có thể cất cánh mà không cần tăng tốc.
bạch tuộc bay
Bạch tuộc cũng có khả năng bay. Jean Verani, một nhà tự nhiên học người Pháp, đã quan sát một trong số chúng tăng tốc trong bể cá của mình rồi bất ngờ nhảy lên khỏi mặt nước. Con vật mô tả một vòng cung khoảng 5 mét trong không khí rồi rơi phịch xuống bể cá. Con bạch tuộc, đạt được tốc độ cần thiết cho cú nhảy, di chuyển không chỉ nhờ lực đẩy phản lực. Nó cũng chèo bằng các xúc tu của mình. Bạch tuộc rộng thùng thình nên chúng bơi kém hơn mực, nhưng vào những thời điểm quan trọng, loài động vật này có thể tạo ra khởi đầu thuận lợi cho những vận động viên chạy nước rút giỏi nhất. Các công nhân của Thủy cung California muốn chụp ảnh một con bạch tuộc đang tấn công một con cua. Tuy nhiên, con bạch tuộc khi lao vào con mồi đã phát triển với tốc độ nhanh đến mức các bức ảnh, ngay cả khi sử dụng chế độ đặc biệt, vẫn bị mờ. Điều này có nghĩa là cú ném chỉ kéo dài một phần giây!
Tuy nhiên, bạch tuộc thường bơi khá chậm. Nhà khoa học Joseph Seinl, người nghiên cứu sự di cư của bạch tuộc, phát hiện ra rằng con bạch tuộc có kích thước 0,5 m bơi với tốc độ trung bình khoảng 15 km/h. Mỗi tia nước mà anh ta ném ra khỏi phễu sẽ đẩy anh ta về phía trước (chính xác hơn là lùi lại, vì anh ta bơi lùi) khoảng 2-2,5 m.
"Dưa chuột ép"
Chuyển động phản ứng trong tự nhiên và công nghệ có thể được xem xét bằng cách sử dụng các ví dụ từ thế giới thực vật để minh họa. Một trong những loại nổi tiếng nhất là quả chín của cái gọi là Chúng bật ra khỏi cuống chỉ với một cú chạm nhẹ. Sau đó, từ lỗ tạo thành, một chất lỏng dính đặc biệt chứa hạt được đẩy ra với một lực rất lớn. Bản thân quả dưa chuột bay theo hướng ngược lại ở khoảng cách lên tới 12 m.
Định luật bảo toàn động lượng
Bạn chắc chắn nên nói về nó khi xem xét chuyển động phản lực trong tự nhiên và công nghệ. Biết định luật bảo toàn động lượng cho phép chúng ta thay đổi, đặc biệt là tốc độ chuyển động của chính chúng ta nếu chúng ta ở trong không gian mở. Ví dụ, bạn đang ngồi trên một chiếc thuyền và mang theo một vài hòn đá. Nếu bạn ném chúng về một hướng nhất định, con thuyền sẽ di chuyển theo hướng ngược lại. Định luật này cũng được áp dụng ở ngoài không gian. Tuy nhiên, với mục đích này họ sử dụng
Những ví dụ nào khác về động cơ phản lực có thể được ghi nhận trong tự nhiên và công nghệ? Minh họa rất rõ ràng với ví dụ về một khẩu súng.
Như bạn đã biết, một phát bắn từ nó luôn đi kèm với độ giật. Giả sử trọng lượng của viên đạn bằng trọng lượng của súng. Trong trường hợp này, chúng sẽ bay xa nhau với cùng tốc độ. Sự giật lại xảy ra do một lực phản kháng được tạo ra do có một khối lượng ném đi. Nhờ lực này, chuyển động được đảm bảo cả trong không gian thiếu không khí và trên không. Tốc độ và khối lượng của khí chảy càng lớn thì lực giật mà vai chúng ta cảm nhận được càng lớn. Theo đó, phản lực của súng càng mạnh thì lực phản ứng càng cao.
Giấc mơ bay vào vũ trụ
Động cơ phản lực trong tự nhiên và công nghệ là nguồn ý tưởng mới cho các nhà khoa học trong nhiều năm. Trong nhiều thế kỷ, loài người đã mơ ước được bay vào vũ trụ. Người ta phải thừa nhận rằng việc sử dụng động cơ phản lực trong tự nhiên và công nghệ chưa hề cạn kiệt.
Và tất cả bắt đầu từ một giấc mơ. Các nhà văn khoa học viễn tưởng cách đây vài thế kỷ đã cung cấp cho chúng ta nhiều phương tiện khác nhau để đạt được mục tiêu mong muốn này. Vào thế kỷ 17, Cyrano de Bergerac, một nhà văn người Pháp, đã sáng tác câu chuyện về chuyến bay lên mặt trăng. Người hùng của anh ta đã đến được vệ tinh Trái đất bằng một chiếc xe sắt. Anh ta liên tục ném một nam châm cực mạnh lên cấu trúc này. Chiếc xe bị thu hút bởi anh ta, ngày càng bay cao hơn so với Trái đất. Cuối cùng cô đã đến được mặt trăng. Một nhân vật nổi tiếng khác, Nam tước Munchausen, đã leo lên mặt trăng bằng thân cây đậu.
Tất nhiên, vào thời điểm đó người ta biết rất ít về việc sử dụng động cơ phản lực trong tự nhiên và công nghệ có thể giúp cuộc sống dễ dàng hơn như thế nào. Nhưng chuyến bay tưởng tượng chắc chắn đã mở ra những chân trời mới.
Trên đường tới một khám phá nổi bật
Ở Trung Quốc vào cuối thiên niên kỷ thứ 1 sau Công nguyên. đ. phát minh ra động cơ phản lực để cung cấp năng lượng cho tên lửa. Sau này chỉ đơn giản là những ống tre chứa đầy thuốc súng. Những tên lửa này được phóng cho vui. Động cơ phản lực được sử dụng trong một trong những thiết kế ô tô đầu tiên. Ý tưởng này thuộc về Newton.
N.I. cũng nghĩ về cách chuyển động phản lực phát sinh trong tự nhiên và công nghệ. Kibalchich. Đây là một nhà cách mạng người Nga, tác giả của dự án đầu tiên về máy bay phản lực dành cho chuyến bay của con người. Thật không may, nhà cách mạng đã bị xử tử vào ngày 3 tháng 4 năm 1881. Kibalchich bị buộc tội tham gia vào vụ ám sát Alexander II. Khi ở trong tù, trong khi chờ thi hành án tử hình, anh tiếp tục nghiên cứu một hiện tượng thú vị như chuyển động phản lực trong tự nhiên và công nghệ, xảy ra khi một phần của một vật thể bị tách ra. Kết quả của những nghiên cứu này là ông đã phát triển dự án của mình. Kibalchich viết rằng ý tưởng này ủng hộ quan điểm của anh ấy. Anh sẵn sàng bình tĩnh đối mặt với cái chết của mình, biết rằng một khám phá quan trọng như vậy sẽ không chết theo anh.
Hiện thực hóa ý tưởng du hành vũ trụ
K. E. Tsiolkovsky tiếp tục nghiên cứu sự biểu hiện của động cơ phản lực trong tự nhiên và công nghệ (ảnh của ông được trình bày ở trên). Vào đầu thế kỷ 20, nhà khoa học vĩ đại người Nga này đã đề xuất ý tưởng sử dụng tên lửa cho các chuyến bay vào vũ trụ. Bài viết của ông về vấn đề này xuất hiện vào năm 1903. Nó trình bày một phương trình toán học đã trở thành phương trình quan trọng nhất đối với các nhà du hành vũ trụ. Ngày nay nó được biết đến với cái tên “công thức Tsiolkovsky”. Phương trình này mô tả chuyển động của một vật có khối lượng thay đổi. Trong các tác phẩm tiếp theo của mình, ông đã trình bày sơ đồ động cơ tên lửa chạy bằng nhiên liệu lỏng. Tsiolkovsky, nghiên cứu việc sử dụng động cơ phản lực trong tự nhiên và công nghệ, đã phát triển một thiết kế tên lửa nhiều tầng. Ông cũng nảy ra ý tưởng về khả năng tạo ra toàn bộ thành phố không gian trên quỹ đạo Trái đất thấp. Đây là những khám phá mà nhà khoa học đạt được khi nghiên cứu động cơ phản lực trong tự nhiên và công nghệ. Tên lửa, như Tsiolkovsky đã chỉ ra, là thiết bị duy nhất có thể vượt qua tên lửa. Ông định nghĩa nó là một cơ chế có động cơ phản lực sử dụng nhiên liệu và chất oxy hóa đặt trên đó. Thiết bị này biến đổi năng lượng hóa học của nhiên liệu, trở thành động năng của tia khí. Bản thân tên lửa bắt đầu di chuyển theo hướng ngược lại.
Cuối cùng, các nhà khoa học sau khi nghiên cứu chuyển động phản ứng của các cơ thể trong tự nhiên và công nghệ đã chuyển sang thực hành. Một nhiệm vụ quy mô lớn đang đặt ra phía trước để hiện thực hóa ước mơ bấy lâu nay của nhân loại. Và một nhóm các nhà khoa học Liên Xô, do Viện sĩ S.P. Korolev đứng đầu, đã đối phó với nó. Cô nhận ra ý tưởng của Tsiolkovsky. Vệ tinh nhân tạo đầu tiên của hành tinh chúng ta được phóng lên Liên Xô vào ngày 4 tháng 10 năm 1957. Đương nhiên, tên lửa đã được sử dụng.
Yu. A. Gagarin (ảnh trên) là người có vinh dự là người đầu tiên bay ra ngoài vũ trụ. Sự kiện quan trọng này đối với thế giới diễn ra vào ngày 12 tháng 4 năm 1961. Gagarin đã bay vòng quanh thế giới trên vệ tinh Vostok. Liên Xô là quốc gia đầu tiên có tên lửa tới Mặt trăng, bay vòng quanh nó và chụp ảnh phần không thể nhìn thấy được từ Trái đất. Ngoài ra, chính người Nga đã đến thăm sao Kim lần đầu tiên. Họ đã mang các dụng cụ khoa học lên bề mặt hành tinh này. Phi hành gia người Mỹ Neil Armstrong là người đầu tiên đi bộ trên bề mặt Mặt trăng. Anh đáp xuống nó vào ngày 20 tháng 7 năm 1969. Năm 1986, Vega 1 và Vega 2 (các tàu thuộc Liên Xô) đã khám phá ở cự ly gần Sao chổi Halley, sao chổi chỉ tiếp cận Mặt trời 76 năm một lần. Cuộc thám hiểm không gian tiếp tục...
Như bạn có thể thấy, vật lý là một môn khoa học rất quan trọng và hữu ích. Động cơ phản lực về bản chất và công nghệ chỉ là một trong những vấn đề thú vị được thảo luận trong đó. Và những thành tựu của khoa học này là rất, rất có ý nghĩa.
Ngày nay động cơ phản lực được sử dụng như thế nào trong tự nhiên và công nghệ
Trong vật lý học, những khám phá đặc biệt quan trọng đã được thực hiện trong vài thế kỷ qua. Trong khi bản chất hầu như không thay đổi thì công nghệ lại phát triển với tốc độ chóng mặt. Ngày nay, nguyên lý động cơ phản lực được sử dụng rộng rãi không chỉ bởi các loài động vật và thực vật khác nhau mà còn trong ngành du hành vũ trụ và hàng không. Trong không gian bên ngoài, không có môi trường nào mà vật thể có thể sử dụng để tương tác nhằm thay đổi độ lớn và hướng của tốc độ của nó. Đó là lý do tại sao chỉ có thể sử dụng tên lửa để bay trong không gian thiếu không khí.
Ngày nay, động cơ phản lực được sử dụng tích cực trong cuộc sống hàng ngày, thiên nhiên và công nghệ. Nó không còn là điều bí ẩn như trước nữa. Tuy nhiên, nhân loại không nên dừng lại ở đó. Những chân trời mới đang ở phía trước. Tôi muốn tin rằng chuyển động phản lực trong tự nhiên và công nghệ, được mô tả ngắn gọn trong bài viết, sẽ truyền cảm hứng cho ai đó thực hiện những khám phá mới.