Rapport: Jetfremdrift i natur og teknologi. Jetfremdrift i videnskaben, i hverdagen, i naturen og i teknologien

Jetfremdrift i natur og teknologi

ABSTRAKT OM FYSIK

Jet-bevægelse - den bevægelse, der opstår, når en del af den adskilles fra kroppen med en bestemt hastighed.

Den reaktive kraft opstår uden interaktion med eksterne legemer.

Anvendelse af jetfremdrift i naturen

Mange af os i vores liv har mødt hinanden, mens vi svømmede i havet med vandmænd. Dem er der i hvert fald nok af i Sortehavet. Men få mennesker troede, at vandmænd også bruger jetfremdrift til at bevæge sig rundt. Derudover er det sådan, guldsmedelarver og nogle typer havplankton bevæger sig. Og ofte er effektiviteten af marine hvirvelløse dyr, når de bruger jetfremdrift, meget højere end ved tekniske opfindelser.

Jetfremdrift bruges af mange bløddyr - blæksprutter, blæksprutter, blæksprutter. For eksempel bevæger et havmusling-bløddyr sig fremad på grund af den reaktive kraft fra en vandstråle, der udstødes fra skallen under en skarp kompression af dens ventiler.

Blæksprutte

Blæksprutten bevæger sig som de fleste blæksprutter i vandet på følgende måde. Hun tager vand ind i gællehulen gennem en lateral spalte og en speciel tragt foran kroppen, og kaster derefter kraftigt en vandstrøm gennem tragten. Blæksprutten leder tragtrøret til siden eller bagud og presser hurtigt vand ud af det og kan bevæge sig i forskellige retninger.

Salpa er et havdyr med en gennemsigtig krop; når den bevæger sig, modtager den vand gennem den forreste åbning, og vandet kommer ind i et bredt hulrum, inde i hvilket gællerne strækkes diagonalt. Så snart dyret tager en stor slurk vand, lukkes hullet. Derefter trækker salpaens længde- og tværmuskler sig sammen, hele kroppen trækker sig sammen, og vand presses ud gennem den bagerste åbning. Reaktionen fra den udstrømmende stråle skubber salpaen fremad.

Af størst interesse er blækspruttejetmotoren. Blæksprutte er den største hvirvelløse indbygger i havets dybder. Blæksprutter har nået det højeste niveau af ekspertise inden for jetnavigation. De har endda en krop med dens ydre former, der kopierer en raket (eller bedre, en raket kopierer en blæksprutte, da den har en ubestridelig prioritet i denne sag). Når blæksprutten bevæger sig langsomt, bruger den en stor diamantformet finne, som med jævne mellemrum bøjer sig. Til et hurtigt kast bruger han en jetmotor. Muskelvæv - kappen omgiver bløddyrets krop fra alle sider, volumenet af dets hulrum er næsten halvdelen af blækspruttens krop. Dyret suger vand ind i kappehulen, og udstøder derefter brat en vandstråle gennem en smal dyse og bevæger sig baglæns med høj hastighed. I dette tilfælde samles alle ti tentakler af blæksprutten i en knude over hovedet, og den får en strømlinet form. Dysen er udstyret med en speciel ventil, og musklerne kan dreje den og ændre bevægelsesretningen. Blækspruttemotoren er meget økonomisk, den er i stand til at nå hastigheder på op til 60 - 70 km/t. (Nogle forskere mener, at selv op til 150 km/t!) Det er ikke for ingenting, at blæksprutten kaldes en "levende torpedo". Ved at bøje tentaklerne foldet i et bundt til højre, venstre, op eller ned, drejer blæksprutten i en eller anden retning. Da et sådant rat er meget stort i forhold til dyret selv, er dets lille bevægelse nok til, at blæksprutten, selv i fuld fart, nemt kan undvige en kollision med en forhindring. En skarp drejning af rattet - og svømmeren skynder sig i den modsatte retning. Nu har han bøjet enden af tragten tilbage og glider nu med hovedet først. Han buede den til højre - og jetstødet kastede ham til venstre. Men når du skal svømme hurtigt, stikker tragten altid ud lige mellem tentaklerne, og blæksprutten suser med halen fremad, som en kræftsygdom ville løbe - en løber udstyret med en hests smidighed.

Hvis der ikke er behov for at skynde sig, svømmer blæksprutter og blæksprutter og bølger deres finner - miniaturebølger løber gennem dem fra forsiden til bagsiden, og dyret glider yndefuldt og skubber af og til sig selv med en vandstråle, der kastes ud under kappen. Så er de enkelte stød, som bløddyret modtager på tidspunktet for udbruddet af vandstråler, tydeligt synlige. Nogle blæksprutter kan nå hastigheder på op til femoghalvtreds kilometer i timen. Ingen ser ud til at have foretaget direkte målinger, men dette kan bedømmes ud fra flyvende blæksprutters hastighed og rækkevidde. Og sådan, viser det sig, er der talenter i blæksprutternes slægtninge! Den bedste pilot blandt bløddyr er blæksprutten stenoteuthis. Engelske sømænd kalder det - flying squid ("flyvende blæksprutte"). Dette er et lille dyr på størrelse med en sild. Han forfølger fisk med en sådan hurtighed, at han ofte hopper op af vandet og farer over dets overflade som en pil. Han tyr også til dette trick for at redde sit liv fra rovdyr - tun og makrel. Efter at have udviklet maksimalt jettryk i vandet, letter pilotblæksprutten op i luften og flyver over bølgerne i mere end halvtreds meter. Højdepunktet for en levende rakets flyvning ligger så højt over vandet, at flyvende blæksprutter ofte falder på dækket af oceangående skibe. Fire eller fem meter er ikke en rekordhøjde, hvortil blæksprutter stiger op i himlen. Nogle gange flyver de endnu højere.

Den engelske skaldyrsforsker Dr. Rees beskrev i en videnskabelig artikel en blæksprutte (kun 16 centimeter lang), som efter at have fløjet et pænt stykke gennem luften faldt på yachtens bro, der ragede næsten syv meter over vandet.

Det sker, at mange flyvende blæksprutter falder på skibet i en funklende kaskade. Den antikke forfatter Trebius Niger fortalte engang en trist historie om et skib, der angiveligt endda sank under vægten af flyvende blæksprutter, der faldt på dets dæk. Blæksprutter kan lette uden acceleration.

Blæksprutter kan også flyve. Den franske naturforsker Jean Verany så en almindelig blæksprutte sætte fart i et akvarium og pludselig springe baglæns op af vandet. I luften beskrev han en omkring fem meter lang bue, og han væltede tilbage i akvariet. Blæksprutten fik fart på springet og bevægede sig ikke kun på grund af jettryk, men roede også med tentakler.
Baggy blæksprutter svømmer selvfølgelig dårligere end blæksprutter, men i kritiske øjeblikke kan de vise en rekordklasse for de bedste sprintere. California Aquarium-personale forsøgte at fotografere en blæksprutte, der angreb en krabbe. Blæksprutten styrtede mod bytte med en sådan hastighed, at der på filmen, selv når der blev optaget med de højeste hastigheder, altid var smøremidler. Så kastet varede hundrededele af et sekund! Normalt svømmer blæksprutter relativt langsomt. Joseph Signl, der studerede blækspruttevandring, beregnede, at en halvmeter blæksprutte svømmer gennem havet med en gennemsnitshastighed på omkring femten kilometer i timen. Hver vandstråle, der kastes ud af tragten, skubber den frem (eller rettere sagt, tilbage, mens blæksprutten svømmer baglæns) to til to en halv meter.

Jet motion kan også findes i planteverdenen. For eksempel preller de modnede frugter af den "gale agurk" ved den mindste berøring af stilken, og en klæbrig væske med frø skydes ud med kraft fra det dannede hul. Selve agurken flyver i modsat retning op til 12 m.

Når du kender loven om bevarelse af momentum, kan du ændre din egen bevægelseshastighed i åbent rum. Hvis du er i en båd, og du har nogle tunge sten, så vil kast med sten i en bestemt retning flytte dig i den modsatte retning. Det samme vil ske i det ydre rum, men hertil bruges jetmotorer.

Brugen af jetfremdrift i teknologi

I mange århundreder har menneskeheden drømt om rumflyvninger. Science fiction-forfattere har foreslået en række midler til at nå dette mål. I det 17. århundrede dukkede en historie op af den franske forfatter Cyrano de Bergerac om en flugt til månen. Helten i denne historie kom til månen i en jernvogn, over hvilken han konstant kastede en stærk magnet. Tiltrukket af ham steg vognen højere og højere over Jorden, indtil den nåede Månen. Og baron Munchausen sagde, at han klatrede til månen på stilken af en bønne.

I slutningen af det første årtusinde e.Kr. opfandt Kina jetfremdrift, der drev raketter - bambusrør fyldt med krudt, de blev også brugt som sjov. Et af de første bilprojekter var også med en jetmotor, og dette projekt tilhørte Newton

Ideen om at bruge raketter til rumflyvninger blev foreslået i begyndelsen af vores århundrede af den russiske videnskabsmand Konstantin Eduardovich Tsiolkovsky. I 1903 skrev en artikel af en lærer fra Kaluga gymnasium K.E. Tsiolkovsky "Forskning af verdensrum ved jet-enheder". Dette arbejde indeholdt den vigtigste matematiske ligning for astronautik, nu kendt som "Tsiolkovsky-formlen", som beskrev bevægelsen af et legeme med variabel masse. Efterfølgende udviklede han et skema for en flydende brændstof raketmotor, foreslog et flertrins raketdesign og udtrykte ideen om muligheden for at skabe hele rumbyer i kredsløb nær Jorden. Han viste, at det eneste apparat, der er i stand til at overvinde tyngdekraften, er en raket, dvs. et apparat med en jetmotor, der bruger brændstof og et oxidationsmiddel placeret på selve apparatet.

En jetmotor er en motor, der omdanner brændstoffets kemiske energi til en gasjets kinetiske energi, mens motoren får fart i den modsatte retning.

Ideen om K.E. Tsiolkovsky blev udført af sovjetiske videnskabsmænd under vejledning af akademiker Sergei Pavlovich Korolev. Den første kunstige jordsatellit i historien blev opsendt af en raket i Sovjetunionen den 4. oktober 1957.

Princippet om jetfremdrift finder bred praktisk anvendelse inden for luftfart og astronautik. I det ydre rum er der intet medium, som kroppen kan interagere med og derved ændre retningen og modulus af dets hastighed, derfor kan kun jetfly, dvs. raketter, bruges til rumflyvninger.

Raket enhed

Raketbevægelse er baseret på loven om bevarelse af momentum. Hvis et legeme på et tidspunkt kastes fra raketten, vil det få samme momentum, men rettet i den modsatte retning

I enhver raket, uanset dens design, er der altid en skal og brændstof med et oxidationsmiddel. Raketskallen inkluderer en nyttelast (i dette tilfælde et rumfartøj), et instrumentrum og en motor (forbrændingskammer, pumper osv.).

Rakettens hovedmasse er brændstof med et oxidationsmiddel (oxidationsmidlet er nødvendigt for at holde brændstoffet brændende, da der ikke er ilt i rummet).

Brændstof og oxidationsmiddel pumpes ind i forbrændingskammeret. Brændstof, brændende, bliver til en gas med høj temperatur og højt tryk. På grund af den store trykforskel i forbrændingskammeret og i det ydre rum, strømmer gasserne fra forbrændingskammeret ud i en kraftig stråle gennem en specielt formet klokke, kaldet en dyse. Formålet med dysen er at øge strålens hastighed.

Før en raket affyres, er dens momentum nul. Som et resultat af samspillet mellem gassen i forbrændingskammeret og alle andre dele af raketten modtager gassen, der slipper ud gennem dysen, en vis impuls. Så er raketten et lukket system, og dens samlede momentum skal være lig nul efter opsendelsen. Derfor modtager rakettens skal, hvad end der er i den, en impuls, der i absolut værdi er lig med gassens impuls, men i modsat retning.

Den mest massive del af raketten, designet til at affyre og accelerere hele raketten, kaldes det første trin. Når det første massive trin af en flertrinsraket udtømmer alle brændstofreserver under acceleration, adskilles den. Yderligere acceleration fortsættes af det andet, mindre massive trin, og til den hastighed, der tidligere er opnået ved hjælp af det første trin, tilføjer det noget mere hastighed og adskilles derefter. Den tredje fase fortsætter med at øge sin hastighed til den krævede værdi og leverer nyttelasten i kredsløb.

Den første person, der fløj i det ydre rum, var Yuri Alekseevich Gagarin, en borger i Sovjetunionen. 12. april 1961 Han kredsede om kloden på Vostok-satellitskibet

Sovjetiske raketter var de første til at nå Månen, kredsede om Månen og fotograferede dens usynlige side fra Jorden, var de første til at nå planeten Venus og leverede videnskabelige instrumenter til dens overflade. I 1986 studerede to sovjetiske rumfartøjer "Vega-1" og "Vega-2" Halleys komet på tæt hold og nærmede sig Solen en gang hvert 76. år.

I det bedste tilfælde, kræve korrektion ... " R. Feynman Selv en kort gennemgang af historien om teknologiens udvikling viser det slående faktum af den lavinelignende udvikling af moderne videnskab og teknologi på skalaen af hele menneskehedens historie . Hvis menneskets overgang fra stenværktøj til metal tog omkring 2 millioner år; forbedring af hjulet fra et massivt træ til et hjul med et nav, ...

Som er fortabt i tidens tåger, var, er og altid vil være fokus for indenlandsk videnskab og kultur: og vil altid være åben i den kulturelle og videnskabelige bevægelse for hele verden." * "Moskva i videnskabens historie og teknologi" er navnet på forskningsprojektet (ledet af S. .Ilizarov), udført af Institute of the History of Natural Science and Technology opkaldt efter S.I. Vavilov fra Det Russiske Videnskabsakademi med støtte fra...

Resultaterne af hans mangeårige arbejde inden for forskellige områder af fysisk optik. Det lagde grundlaget for en ny retning inden for optik, som videnskabsmanden kaldte mikrooptik. Vavilov lagde stor vægt på spørgsmål om naturvidenskabens filosofi og videnskabens historie. Han er krediteret med udviklingen, offentliggørelsen og promoveringen af den videnskabelige arv fra M. V. Lomonosov, V. V. Petrov og L. Euler. Videnskabsmanden stod i spidsen for Kommissionen for historien om...

Newtons love giver os mulighed for at forklare et meget vigtigt mekanisk fænomen - jet fremdrift. Dette er navnet på en krops bevægelse, der opstår, når en del af den adskilles fra den med en vis hastighed.

Tag for eksempel en børnegummiballon, pust den op og slip den. Vi vil se, at når luften begynder at forlade den i den ene retning, vil ballonen selv flyve i den anden retning. Dette er jetfremdrift.

Ifølge princippet om jetfremdrift bevæger nogle repræsentanter for dyreverdenen, såsom blæksprutter og blæksprutter. Når de med jævne mellemrum smider vandet ud, de indtager, er de i stand til at nå hastigheder på op til 60-70 km/t. Vandmænd, blæksprutter og nogle andre dyr bevæger sig på lignende måde.

Eksempler på jetfremdrift kan også findes i planteverdenen. For eksempel preller de modnede frugter af den "gale" agurk, ved den mindste berøring, af stilken, og fra hullet, der er dannet i stedet for det løsrevne ben, udstødes en bitter væske med frø med kraft; selve agurkerne flyver af i den modsatte retning.

Den reaktive bevægelse, der opstår, når vand skydes ud, kan observeres i det følgende eksperiment. Lad os hælde vand i en glastragt forbundet til et gummirør med en L-formet spids (fig. 20). Vi vil se, at når vandet begynder at løbe ud af røret, vil selve røret begynde at bevæge sig og afvige i retning modsat retningen af vandudstrømningen.

Flyvninger er baseret på princippet om jetfremdrift. missiler. En moderne rumraket er et meget komplekst fly, der består af hundredtusinder og millioner af dele. Massen af raketten er enorm. Den består af massen af arbejdsvæsken (dvs. varme gasser, der stammer fra forbrændingen af brændstof og udstødes i form af en jetstrøm) og den endelige eller, som man siger, "tørre" masse af raketten, der er tilbage efter udkastningen af arbejdsvæsken fra raketten.

Den "tørre" masse af raketten består til gengæld af massen af strukturen (dvs. rakettens granat, dens motorer og kontrolsystem) og massen af nyttelasten (dvs. videnskabeligt udstyr, kroppen af raketten) rumfartøjer, der opsendes i kredsløb, besætningen og skibets systemlivsstøtte).

Efterhånden som arbejdsvæsken løber ud, begynder de tomme tanke, overskydende dele af skallen osv. at belaste raketten med unødvendig last, hvilket gør det svært at accelerere. Derfor bruges sammensatte (eller flertrins) raketter til at opnå kosmiske hastigheder (fig. 21). I sådanne raketter arbejder i første omgang kun blokke af første trin 1. Når brændstofforsyningerne i dem løber tør, adskilles de, og andet trin 2 tændes; efter at brændstoffet er opbrugt i det, adskilles det også, og det tredje trin 3 tændes. Satellitten eller et andet rumfartøj placeret i rakettens hoved er dækket af en hovedbeklædning 4, hvis strømlinede form hjælper med at reducere luftmodstand, når raketten flyver i jordens atmosfære.

Når en reaktiv gasstråle skydes ud fra en raket med høj hastighed, suser selve raketten i den modsatte retning. Hvorfor sker dette?

Ifølge Newtons tredje lov er kraften F, hvormed raketten virker på arbejdsvæsken, lige stor og modsat i retning af kraften F, "med hvilken arbejdsvæsken virker på raketlegemet:

Force F" (som kaldes reaktiv kraft) og accelererer raketten.

Af lighed (10.1) følger det, at den impuls, der kommunikeres til kroppen, er lig med produktet af kraften og tidspunktet for dens virkning. Derfor giver de samme kræfter, der virker i samme tid, kroppene lige store impulser. I dette tilfælde skyldes det momentum m p v p opnået af raketten pulsen m gas v gas fra udstødte gasser:

m p v p = m gas v gas

Det følger, at hastigheden af raketten

Lad os analysere det resulterende udtryk. Vi ser, at rakettens hastighed er større, jo større hastigheden af de udstødte gasser er, og jo større er forholdet mellem massen af arbejdsvæsken (dvs. brændstofmassen) og den endelige ("tørre") masse af raket.

Formel (12.2) er omtrentlig. Den tager ikke højde for, at når brændstoffet brænder, bliver massen af den flyvende raket mindre og mindre. Den nøjagtige formel for en rakets hastighed blev først opnået i 1897 af K. E. Tsiolkovsky og bærer derfor hans navn.

Tsiolkovsky-formlen giver dig mulighed for at beregne de nødvendige brændstofreserver for at kommunikere en given hastighed til en raket. Tabel 3 viser forholdet mellem den oprindelige raketmasse m0 og dens endelige masse m, svarende til forskellige rakethastigheder ved en gasstrålehastighed (i forhold til raketten) v = 4 km/s.

For for eksempel at kommunikere en hastighed til en raket, der er 4 gange højere end hastigheden af udstrømningen af gasser (v p \u003d 16 km / s), er det nødvendigt, at den oprindelige masse af raketten (sammen med brændstof) overstiger rakettens endelige ("tørre") masse 55 gange (m 0 /m = 55). Det betyder, at broderparten af hele rakettens masse ved starten bør være netop brændstofmassen. Nyttelasten skal i sammenligning med den have en meget lille masse.

Et vigtigt bidrag til udviklingen af teorien om jetfremdrift blev ydet af en samtidig af K. E. Tsiolkovsky, russisk videnskabsmand I. V. Meshchersky (1859-1935). Bevægelsesligningen for et legeme med en variabel masse er opkaldt efter ham.

1. Hvad er jetfremdrift? Giv eksempler. 2. I forsøget vist i figur 22, når vandet strømmer ud gennem buede rør, roterer spanden i den retning, pilen angiver. Forklar fænomenet. 3. Hvad bestemmer hastigheden opnået af en raket efter brændstofforbrænding?

Nominering "Verden rundt"

Forberedelse til fejringen af det nye år dekorerede jeg lejligheden med balloner. Da jeg pustede ballonerne op, slap en af dem ud af mine hænder og fløj væk fra mig i den modsatte retning med stor fart. Jeg stillede mig selv spørgsmålet: hvad skete der med bolden? Forældrene forklarede, at det var jetfremdrift. Flyver ballonen som en raket?

hypotese, som jeg fremførte i løbet af undersøgelsen: måske forekommer jetfremdrift i naturen og hverdagen.

Mål arbejder:

studere de fysiske principper for jetfremdrift
identificere, hvor jetfremdrift finder sted i naturen og hverdagen.

For at bekræfte eller afkræfte min hypotese satte jeg mig selv opgaver:

udføre eksperimenter, der illustrerer jetfremdrift,
læse faglitteratur om jetfremdrift,
finde relevant materiale på internettet,
lave en præsentation om emnet.

HISTORISK REFERENCE

Jetfremdrift blev brugt selv i fremstillingen af det første krudtfyrværkeri og signalraketter i Kina i det 10. århundrede. I slutningen af det 18. århundrede brugte indiske tropper i kampen mod de britiske kolonialister kampraketter på sort røgpulver. I Rusland blev pulverraketter adopteret i begyndelsen af det 19. århundrede.

Under den store patriotiske krig brugte tyske tropper V-2 ballistiske missiler, beskydning britiske og belgiske byer. Sovjetiske tropper brugte Katyusha flere raketkastere med stor succes.

Forfædre til jetmotorer:

Græsk matematiker og mekaniker Heron af Alexandria (bilag 2.1), skaberen af aeolipilen (Herons kugle);
den ungarske videnskabsmand Janos Segner (bilag 2.3), som skabte "Segner-hjulet";
N. I. Kibalchich var den første, der brugte jetfremdrift til rumflyvninger;
Yderligere teoretisk udvikling af raketnavigation tilhører den russiske videnskabsmand Tsiolkovsky K.E.
Hans værker inspirerede S.P. Korolev til at skabe fly til bemandet rumflyvning. Takket være hans ideer blev der for første gang i verden opsendt en kunstig jordsatellit (04.10.57) og den første bemandede satellit med en pilot-kosmonaut om bord på Yu.A. Gagarin (12. april 1961).

FYSISKE PRINCIPPER jet fremdrift Og RAKETANORDNING

Reaktiv bevægelse er baseret på princippet om handling og reaktion: Hvis et legeme virker på et andet, så vil nøjagtig den samme kraft virke på det, men rettet i den modsatte retning.

Jeg har lavet et eksperiment, der beviser, at for hver handling er der en lige og modsat reaktion. (videoklip)

En moderne rumraket er et meget komplekst og tungt fly, der består af hundredtusindvis og millioner af dele. Det består af arbejdende krop(dvs. varme gasser, der stammer fra forbrænding af brændstof og udsendes i form af en jetstrøm) og den endelige "tør" massen af raketten, der er tilbage efter udstødningen af varme gasser fra raketten (dette er rakettens skal, dvs. astronauternes livsstøttesystemer, udstyr osv.). Flertrinsraketter bruges til at opnå kosmiske hastigheder. Når den reaktive gasstråle kastes ud af raketten, suser selve raketten i den modsatte retning og accelererer til 1. rumhastighed: 8 km/s.

Jeg udførte et eksperiment om samspillet mellem vogne og beviste, at jo større brændstofmassen er, jo større er rakettens hastighed. Det betyder, at rumflyvninger kræver en enorm mængde brændstof.

JET FREMME I NATUREN

Så hvor forekommer jetfremdrift i naturen? Fisk svømmer, fugle flyver, dyr løber. Alt ser ud til at være enkelt. Ligemeget hvordan. Vandrelyst hos dyr er ikke et indfald, men en alvorlig nødvendighed. Hvis du vil spise - være i stand til at bevæge dig. Hvis du ikke vil spises - så ved, hvordan du sniger dig væk. For at bevæge dig hurtigt i rummet skal du udvikle høje hastigheder.

Til dette kan f.eks. kammusling- fik en jetmotor. Den skyder kraftigt vand ud af skallen og flyver en afstand, der er 10-20 gange dens egen længde! Salpa, guldsmedelarver, fisk- de bruger alle princippet om jetfremdrift til at bevæge sig i rummet. Blæksprutte udvikler hastigheder op til 50 km/t, og det skyldes jet thrust. Han kan endda gå på land, fordi. han har vandforsyning i barmen til denne sag. Blæksprutte- den største hvirvelløse indbygger i havdybderne bevæger sig efter princippet om jetfremdrift.

Eksempler på jetfremdrift kan også findes i planteverdenen. I de sydlige lande (og også her ved Sortehavskysten) vokser en plante kaldet "sprøjtende agurk". Man behøver kun at røre let ved den modne frugt, magen til en agurk, da den preller af stilken, og gennem hullet dannet af frugten, flyver en væske med frø ud med en hastighed på op til 10 m/s. Agurkerne flyver selv af sted i den modsatte retning, agurk (ellers kaldes det "damepistol") mere end 12 m.

I hverdagen ved eksempel sjæl på fleksibel slange du kan se manifestationen af jetfremdrift. Man skal blot putte vand i bruseren, da håndtaget med en spray for enden vil afvige i den modsatte retning af de strømmende stråler.

Driften af sprinkleranlæg (bilag 7.2) til vanding af beplantninger i haver og frugtplantager er baseret på princippet om jetfremdrift. Vandtrykket roterer hovedet med vandsprøjter.

Princippet om jetfremdrift hjælper bevægelse svømmer. Jo mere svømmeren skubber vandet tilbage, jo hurtigere svømmer han. (Bilag 7.3)

Ingeniører har allerede skabt en motor, der ligner en blækspruttemotor. Det kaldes en vandstråle. (Bilag 7.4)

KONKLUSION

Under arbejdet:

1. Jeg fandt ud af, at princippet om jetfremdrift er den fysiske lov om handling og reaktion

2. Bekræftede eksperimentelt afhængigheden af et legemes hastighed af massen af et andet legeme, der virker på det.

3. Jeg var overbevist om, at jetfremdrift findes i teknologi, hverdagsliv og natur, og endda tegnefilm.

4. Nu, ved at vide om jetfremdrift, kan jeg undgå en masse problemer, for eksempel at hoppe fra en båd til kysten, skyde en pistol, inklusive et brusebad osv.

Så det kan jeg sige hypotese, fremsat af mig blev bekræftet: princippet om jetfremdrift er meget almindeligt i naturen og hverdagen.

LITTERATUR

En bog til læsning i fysik klasse 6-7. I.G. Kirillova, - M: Education, 1978. -97-99s
Fysik - for unge til fritidslæsning 7. klasse. M.N. Alekseeva, -M: Oplysning, 1980. - 113 s.
Hej fysik. L.Ya. Galpershtein, - M: Børnelitteratur, 1967. - 39-41s
Encyclopedia of Science. A. Craig, K. Rosni, - M: Rosman, 1997.- 29 s.
Hej blæksprutte. Magasinet "Misha", 1995, nr. 8, 12-13s
Ben, vinger og endda ... en jetmotor. Misha magazine, 1995, nr. 8, 14s
Wikipedia: -ru.wikipedia.org

Jetfremdrift i naturen.

Udført af en elev:

10 "A" klasse

Kaklyugina Ekaterina.

Jet fremdrift- den bevægelse, der opstår, når en del af den adskilles fra kroppen med en vis hastighed.

Brugen af jetfremdrift i teknologi.

Forfatteren til verdens første projekt af et jetfly designet til menneskelig flyvning var den russiske revolutionære N.I. Kibalchich. Han blev henrettet den 3. april 1881 for at have deltaget i attentatforsøget på kejser Alexander II. Han udviklede sit projekt i fængslet efter dødsdommen. Kibalchich skrev: "Mens jeg var i fængsel, nogle dage før min død, skriver jeg dette projekt. Jeg tror på gennemførligheden af min idé, og denne tro støtter mig i min frygtelige position... Jeg vil roligt gå døden i øjnene, vel vidende at min idé ikke vil dø med mig. Ideen om at bruge raketter til rumflyvninger blev foreslået i begyndelsen af vores århundrede af den russiske videnskabsmand Konstantin Eduardovich Tsiolkovsky. I 1903 skrev en artikel af en lærer fra Kaluga gymnasium K.E. Tsiolkovsky "Forskning af verdensrum ved jet-enheder". Dette arbejde indeholdt den vigtigste matematiske ligning for astronautik, nu kendt som "Tsiolkovsky-formlen", som beskrev bevægelsen af et legeme med variabel masse. Efterfølgende udviklede han et skema for en flydende brændstof raketmotor, foreslog et flertrins raketdesign og udtrykte ideen om muligheden for at skabe hele rumbyer i kredsløb nær Jorden. Han viste, at det eneste apparat, der er i stand til at overvinde tyngdekraften, er en raket, dvs. et apparat med en jetmotor, der bruger brændstof og et oxidationsmiddel placeret på selve apparatet.

Kommunal budgetuddannelsesinstitution Sychevskaya gymnasiet nr. 1

kreativt projekt

i nomineringen

"Teknisk videnskab"

om emnet "Reaktiv fremdrift"

Designer: elev af 9 "A" klasse Anna Savinova

Leder: fysiklærer

Gulakova Irina Alexandrovna

Sychevka 2011

Kapitel 1 Definition af jetfremdrift 5

§en. Hvad er jetfremdrift 5

§ 2. Jetfremdrift i dyreverdenen 5

§ 3. Jetfremdrift i planternes verden 5

Kapitel 2 Brug af jetfremdrift 7

§en. Fly 7

§2. Sprinklere 7

§3. Slanger 7

§fire. Fyrværkeri 8

§5. Katyusha granater og kampmissiler 8

§6. Rumraketter 9

Kapitel 3

§ 1. Rakettens funktionsprincip 10

§ 2. Rakettens anordning 10

§ 3. Historien om raketternes opfindelse 11

§ 4. Raket som transportmiddel 12

§ 5. Anvendelse af missiler 12

Kapitel 4. Meshchersky-ligning 14

§ 1. Ivan Vsevolodovich Meshchersky 14

§ 2. Impuls 14

§ 3. Meshcherskys ligning 15

Kapitel 5. Konstantin Eduardovich Tsiolkovsky. Tsiolkovsky formel 16

§ 1. Konstantin Eduardovich Tsiolkovsky 16

§ 2. Tsiolkovskys formel 16

Kapitel 6

Kapitel 7

Konklusion 21

Litteratur 22

Mål og mål

Lær de grundlæggende principper for jetfremdrift

Find information om de mest interessante måder at fremdrive jet på

Uddybning og udvidelse af viden opnået i lektionerne, øget interesse for fysik

Dannelse af videnskabeligt syn

Udvikling af evnen til at tilegne sig ny viden ved hjælp af trykte kilder og internettet

Introduktion

Mennesket har altid ønsket at lære at flyve. Hans drøm gik i opfyldelse for nylig - et fly blev bygget. Men en person udvikler sig, og hans drømme udvikler sig. I stedet for skyer ønskede mennesket at stige til stjernerne. Denne drøm er kun mulig takket være eksistensen af jetfremdrift i naturen.

I mange århundreder har menneskeheden drømt om rumflyvninger. Science fiction-forfattere har foreslået en række midler til at nå dette mål. Jetfremdrift hjalp designere og ingeniører med at bygge raketten. Studiet af jetfremdrift er vigtigt for videnskabens fremskridt.

Kapitel 1. Definition af jetfremdrift §1. Hvad er jetfremdrift

Jetbevægelse - bevægelsen af en krop, der opstår, når en del af den adskilles fra den ved enhver hastighed, som et resultat af hvilken kroppen selv opnår et modsat rettet momentum

§ 2. Jetfremdrift i dyreriget

R
Den aktive bevægelse, der i øjeblikket bruges i fly, raketter og rumprojektiler, er karakteristisk for blæksprutter, blæksprutter, blæksprutter, vandmænd - alle bruger de uden undtagelse reaktionen (rekylen) fra en udstødt vandstråle til at svømme.

Blæksprutte er den største hvirvelløse indbygger i havets dybder. Den bevæger sig efter princippet om jetfremdrift, absorberer vand og skubber det derefter med stor kraft gennem et specielt hul - en "tragt", og bevæger sig med høj hastighed (ca. 70 km/t) tilbage i stød. I dette tilfælde samles alle ti tentakler af blæksprutten i en knude over hovedet, og den får en strømlinet form.

Ingeniører har allerede skabt en motor, der ligner en blækspruttemotor. Det kaldes en vandstråle. Heri suges vand ind i kammeret. Og så kastes den ud af den gennem en dyse; fartøjet bevæger sig i den modsatte retning af jetudslyngningsretningen. Vand suges ind ved hjælp af en konventionel benzin- eller dieselmotor.

Salpa er et havdyr med en gennemsigtig krop; når den bevæger sig, modtager den vand gennem den forreste åbning, og vandet kommer ind i et bredt hulrum, inde i hvilket gællerne strækkes diagonalt. Så snart dyret tager en stor slurk vand, lukkes hullet. Derefter trækker salpaens længde- og tværmuskler sig sammen, hele kroppen trækker sig sammen, og vand skubbes ud gennem den bagerste åbning. Reaktionen fra den udstrømmende stråle skubber salpaen fremad

§ 3. Jetmotion i planternes verden

Eksempler på jetfremdrift kan også findes i planteverdenen.

I de sydlige lande (og ved Sortehavskysten) vokser en plante kaldet "gal agurk". Man skal kun røre let ved den modne frugt, der ligner en agurk, da den preller af stilken, og gennem hullet dannet af frugten flyver væske med frø ud med en hastighed på op til 10 m/s.

Selve agurkerne flyver af i den modsatte retning. Skyder en gal agurk (ellers kaldes den en "damepistol") mere end 12 m.

Kapitel 2. Anvendelse af jetfremdrift §1. Fly

FRA
flyvemaskine (aka flyvemaskine) - et fly (LA) tungere end luft til at flyve i atmosfæren ved hjælp af motorer og en vinge, der er fikseret i forhold til andre dele af apparatet.

De første forsøg på at bygge et fly blev gjort i det 19. århundrede. Det første fly i fuld størrelse bygget i 1882 og patenteret er flyet fra Mozhaisky A. F. Derudover byggede Ader og Maxim fly med dampmaskiner. Ingen af disse strukturer kunne dog tage i luften. Årsagerne til dette var: for høj startvægt og lav specifik effekt af motorer - (dampmaskiner), manglende flyve- og kontrolteori, styrketeori og aerodynamiske beregninger. I denne henseende blev flyene bygget "tilfældigt", "efter øjet", på trods af den tekniske erfaring fra mange luftfartspionerer.

De første succeser for russisk luftfart går tilbage til 1910. Den 4. juni fløj en professor ved Kyiv Polytechnic Institute, prins Alexander Kudashev, flere titusinder meter i en biplan af sit eget design.

Den 16. juni tog den unge Kyiv-flydesigner Igor Sikorsky for første gang sit fly i luften, og tre dage senere fløj ingeniøren Yakov Gakkels fly en usædvanlig biplan med et skrogskema (bimonoplan) for den tid.

§2. Sprinkler installationer

D
beredningsmaskiner og installationer bruges til sprinkling af vanding af landbrugsafgrøder. I henhold til flyverækkevidden er dråberne opdelt i korte stråledyser (5 - 8 m), medium stråle (15 - 35 m) og lange stråleanordninger (40 - 80 m eller mere). Korte jetdyser har ingen bevægelige dele og skaber en vifteformet strøm i ildstedet. Vanding udføres i bevægelse med vandindtag fra en åben kanal.

§3. Slanger

En slange er et hult rør designet til at transportere stoffer (normalt væsker) fra et sted til et andet. Slanger omtales også nogle gange som rør (rør refererer normalt til faste stoffer, mens slange normalt refererer til fleksible). Som regel har slangen form som en cylinder (ring i tværsnit).

Betydningen af slangen er svær at overvurdere i den moderne verden, den bruges under vand og i rummet, måderne til dens anvendelse er så forskellige, at de dækker det meste af menneskelig aktivitet.

§fire. fyrværkeri

F
eyerwerk (tysk Feuerwerk, fra Feuer - brand og Werk - business, arbejde) - dekorative lys i forskellige farver og former opnået ved at brænde pyrotekniske kompositioner.

Selv i oldtiden blev der lagt stor vægt på ild. Den blev brugt både som kommunikationsmiddel og som advarsel om fare og til at dekorere forskellige ritualer og hellige ritualer. Mange folk har traditioner forbundet med brugen af bål (i Rusland er det Maslenitsa, Ivan Kupalas ferie), stearinlys, fakler osv. Disse var prototyperne på det første fyrværkeri.

Der er en antagelse om, at det første fyrværkeri var stykker af grøn bambus, der eksploderede, da de blev kastet ind i en ild. Kineserne brugte eksploderende bambus til at skræmme onde ånder væk til alle helligdage, indtil de opfandt krudtet. På jagt efter udødelighedens eliksir blandede taoistiske lærde salpeter, trækul og svovl, hvilket producerede et sort pulver, der brændte langsomt, men meget støt og klart.

§5. Skaller "Katyusha" og kampmissiler

Katyusha - dukkede op under den store patriotiske krig 1941-45, det uofficielle navn på de tøndeløse systemer af feltraketartilleri. Sådanne installationer blev aktivt brugt af USSRs væbnede styrker under Anden Verdenskrig.

Et kampmissil er et missil, der leverer ødelæggelsesmidler til et mål.

Ifølge deres designfunktioner er kampmissiler opdelt i ballistiske og krydstogt, såvel som guidede og ustyrede.

Ifølge arten af de opgaver, der skal løses, opdeles kampmissiler i taktiske, operationelle-taktiske, strategiske (med en flyverækkevidde på mere end 1000 km), anti-ubåd og antiluftfartøjer.

§6. rumraketter

Kapitel 3

R jet (fra italiensk rocchetta - lille spindel) en enhed med en jetmotor, der bruger brændstof og et oxidationsmiddel placeret på selve enheden.

En raketflyvning kræver ikke den obligatoriske tilstedeværelse af en omgivende luft eller gasformigt medium og er ikke kun mulig i atmosfæren, men også i et vakuum. Ordet raket refererer til en bred vifte af flyvende enheder fra feriefyrværker til rumfartøjer.

§ 1. Princippet for drift af raketten

Princippet om rakettens drift er meget enkelt. En raket udsender et stof (gasser) med høj hastighed og virker på det med stor kraft. Det udstødte stof med den samme, men modsat rettede kraft, virker på sin side på raketten og giver den acceleration i den modsatte retning. Hvis der ikke er nogen ydre kræfter, så er raketten sammen med det udstødte stof et lukket system. Et sådant systems momentum kan ikke ændre sig med tiden. Teorien om raketbevægelse er baseret på denne position.

§ 2. Raketanordning

hoveddel (rumfartøjer, instrumentrum);

en tank med et oxidationsmiddel og en tank med brændstof (for eksempel kan flydende brint bruges som brændstof og flydende oxygen som et oxidationsmiddel);

pumper, brændstof forbrændingskammer;

dyse (indsnævring af kammeret for at øge hastigheden af udstrømning af forbrændingsprodukter)

En flertrinsraket er et fly bestående af to eller flere mekanisk forbundne raketter, kaldet stadier, der adskilles under flyvning. En flertrinsraket giver dig mulighed for at opnå en hastighed, der er større end hver af dens stadier separat.

For første gang blev ideen om at bruge flertrinsraketter fremsat af den amerikanske ingeniør Robert Goddard i 1914, og et patent på opfindelsen blev modtaget. I 1929 blev K.E. Tsiolkovsky har udgivet sin nye bog med titlen Space Rocket Trains. K. Tsiolkovsky kaldte dette udtryk for sammensatte raketter, eller rettere sagt, en samling af raketter, der letter på jorden, derefter i luften og til sidst i det ydre rum. Et tog, der for eksempel består af 5 missiler, bliver først styret af det første - hovedmissilet; om brugen af dets brændstof ham, kroger hun af og falder til jorden. Yderligere, på samme måde, begynder den anden at virke, derefter den tredje, den fjerde og til sidst den femte, hvis hastighed på det tidspunkt vil være høj nok til at blive båret væk ind i det interplanetariske rum. Rækkefølgen af arbejdet med hovedraketten er forårsaget af ønsket om at få raketmaterialer til at fungere ikke i kompression, men i spænding, hvilket vil gøre det lettere at designe. Ifølge Tsiolkovsky er længden af hver raket 30 meter. Diameter - 3 meter. Gasser fra dyserne slipper indirekte ud til raketternes akse, for ikke at lægge pres på de efterfølgende raketter. Længden af startkørslen på jorden er flere hundrede kilometer.

På trods af det faktum, at raketvidenskaben med hensyn til tekniske detaljer på mange måder er gået en anden vej (moderne raketter, for eksempel, "spreder" ikke langs jorden, men letter lodret, og rækkefølgen af operationen af stadier af en moderne raket er det modsatte, i forhold til den, som Tsiolkovsky talte om), er selve ideen om en flertrinsraket stadig relevant i dag.

I 1935 skrev Tsiolkovsky værket "The Highest Rocket Speed", hvori han hævdede, at det på datidens teknologiniveau kun var muligt at opnå den første kosmiske hastighed (på Jorden) ved hjælp af en multi-stage raket. Denne erklæring forbliver sand i dag: alle moderne rumfartøjsskibe er flertrins.

§ 3. Historien om opfindelsen af raketter

De fleste historikere sporer raketters oprindelse til det kinesiske Han-dynasti (206 f.Kr.-220 e.Kr.), til opdagelsen af krudt og begyndelsen af dets brug til fyrværkeri og underholdning. Kraften genereret af eksplosionen af en pulverladning var tilstrækkelig til at flytte forskellige genstande. Senere blev dette princip anvendt i skabelsen af de første kanoner og musketter. Krudtvåbengranater kunne flyve lange afstande, men de var ikke raketter, da de ikke havde deres egne brændstofreserver. Ikke desto mindre var det opfindelsen af krudt, der blev hovedforudsætningen for fremkomsten af rigtige raketter. Beskrivelsen af de flyvende "ildpile" brugt af kineserne viser, at disse pile var missiler. Et rør af komprimeret papir blev fastgjort til dem, kun åbent i bagenden og fyldt med en brændbar sammensætning. Denne ladning blev sat i brand, og så blev pilen affyret ved hjælp af en bue. Sådanne pile blev brugt i en række tilfælde under belejringen af befæstninger, mod skibe, kavaleri.

Ifølge vidnesbyrd fra den antikke romerske forfatter Aulus Gellius (lat. Aulus Gellius) blev et af de første jetapparater brugt for mere end 2000 år siden, så tidligt som 400 f.Kr. af den græske pythagoræiske filosof Archytas fra Tarentum, der tvang en trædue til at bevæge sig langs en ledning ved hjælp af damp foran øjnene på de forbløffede indbyggere i hans by. Archytas fra Tarentum brugte "handling-reaktion"-princippet, som først blev videnskabeligt beskrevet i det 17. århundrede.

Det er kendt, at raketter blev brugt af Zaporizhzhya-kosakkerne, startende fra det 16.-17. århundrede. I det 17. århundrede beskrev den hviderussiske militæringeniør Kazimir Semenovich en flertrinsraket.

§ 4. Raket som transportmiddel

Få dage før henrettelsen udviklede Kibalchich et originalt design til et fly, der var i stand til at foretage rumflyvninger, og overgav ikke en anmodning om benådning eller en klage til advokaten, men "Projektet af et luftfartsinstrument". Om sit apparat skrev han: "Hvis cylinderen placeres med dens lukkede bund opad, så ved et kendt gastryk, skulle cylinderen stige op. Kibalchich blev henrettet i 1881, og først i 1918 blev konvolutten med hans projekt tilgængelig for videnskabsmænd. Hans apparat skulle virke på komprimeret krudt

I 1957, i USSR, under ledelse af Sergei Korolev, blev verdens første interkontinentale ballistiske missil R-7 skabt som et middel til at levere atomvåben, som samme år blev brugt til at opsende verdens første kunstige jordsatellit. Således begyndte brugen af raketter til rumflyvninger.

§ 5. Anvendelse af missiler

Raketter bruges som en måde at levere våben til et mål. Da en pilot ikke er nødvendig for at kontrollere et kampmissil, kan den bære ladninger med stor destruktiv kraft, herunder nukleare. Moderne målsøgnings- og navigationssystemer giver missiler større nøjagtighed og manøvredygtighed.

Fly og balloner opsendt for at studere Jordens atmosfære har et højt loft på 30-40 kilometer. Raketter har ikke et sådant loft og bruges til at sondere de øverste lag af atmosfæren, hovedsageligt mesosfæren og ionosfæren.

Raketten er indtil videre det eneste fartøj, der er i stand til at sende et rumfartøj ud i rummet.

Raketter, der bruges til astronautikkens behov, kaldes løfteraketter, da de bærer en nyttelast. Oftest bruges flertrins ballistiske missiler som løfteraketter. Opsendelsen af bæreraketten sker fra Jorden eller, i tilfælde af en lang flyvning, fra en kunstig jordsatellits kredsløb.

Der er folk, der er glade for raketmodelleringssport, hvis hobby er at bygge og flyve modelraketter. Raketter bruges også i amatør- og professionelt fyrværkeri.

Hydrogenperoxidraketter bruges i jetpacks, og raketter bruges også som motorer i raketbiler. Raketbiler holder rekorden i tophastighedsløb.

Kapitel 4. Meshchersky-ligning § 1. Ivan Vsevolodovich Meshchersky

Og van Vsevolodovich Meshchersky (1859-1935) - russisk videnskabsmand, grundlægger af mekanikken for legemer med variabel masse.

Født i byen Arkhangelsk i en fattig familie. I 1878 kom han ind i den matematiske afdeling af fakultetet for fysik og matematik ved St. Petersburg University. Dette var storhedstiderne for St. Petersborgs matematikskole grundlagt af P. L. Chebyshev. Her lyttede Meshchersky med interesse til både Chebyshevs forelæsninger og de på det tidspunkt kendte professorer A. N. Korkin (1837-1908), K. A. Posse (1847-1928) og mange andre.

I sine studieår var Meshchersky særligt interesseret i mekanik. I 1882 dimitterede han fra universitetet og blev overladt til at forberede sig til et professorat. Siden den tid begyndte hans mere end et halvt århundredes videnskabelige og pædagogiske aktivitet. I 1891 modtog han formandskabet for mekanik ved St. Petersborgs højere kvindekurser, som han holdt indtil 1919, altså før disse kursers sammenlægning med universitetet. I 1897 forsvarede Meshchersky med succes sin afhandling ved St. Petersborg Universitet om emnet "Dynamics of a point of variabel masse", præsenteret af ham for at modtage en kandidatgrad i anvendt matematik.

I 1902 blev han inviteret til at lede en afdeling ved St. Petersburg Polytechnic Institute. Her fortsatte hans videnskabelige og pædagogiske hovedarbejde indtil slutningen af hans liv. I. V. Meshchersky brugte 25 år på undervisning ved St. Petersborg Universitet og 33 år på Polytechnic Institute. Gennem årene har han uddannet tusindvis af fagfolk. Mange af hans elever blev fremtrædende videnskabsmænd (akademiker A. N. Krylov, professor G. V. Kolosov og andre).

For enestående tjenester inden for videnskaben blev I. V. Meshchersky tildelt titlen som æret videnskabsmand i 1928. Et krater på Månen er opkaldt efter ham.

§ 2. Momentum

Alle ved, at et skud fra en pistol er ledsaget af rekyl. Hvis kuglens vægt var lig med pistolens vægt, ville de flyve fra hinanden med samme hastighed. Rekyl opstår, fordi den kasserede masse af gasser skaber en reaktiv kraft, på grund af hvilken bevægelse kan sikres både i luft og i luftløse rum. Og jo større massen og hastigheden af de udstrømmende gasser, jo større rekylkraft mærkes af vores skulder, jo stærkere reaktionen af pistolen, jo større er den reaktive kraft. Dette kan let forklares ud fra momentumbevaringsloven, som siger, at den geometriske (dvs. vektor) sum af momenta af de kroppe, der udgør et lukket system, forbliver konstant for enhver bevægelse og interaktion af systemets kroppe.

§ 3. Meshchersky-ligning

Hans kursus i teoretisk mekanik er almindeligt kendt, og især hans Collection of Problems in Theoretical Mechanics (1914), der gennemgik 36 udgaver og blev accepteret som lærebog for højere uddannelsesinstitutioner ikke kun i USSR, men også i en række udenlandske lande. Meshcherskys samling, samt hans arbejde "The Teaching of Mechanics and Mechanical Collections in Some Higher Educational Institutions in Italy, France, Switzerland and Germany" (1895), bidrog meget til at højne det videnskabelige og pædagogiske niveau af undervisning i mekanik på de videregående uddannelser. institutioner i Rusland.

I Meshcherskys andet fremragende værk, The Equations of Motion of a Point of Variable Mass in the General Case (1904), fik hans teori sit sidste og mest elegante udtryk. Her etablerer og undersøger han den generelle bevægelsesligning for et punkt, hvis masse ændres fra den samtidige proces med fastgørelse og adskillelse af materialepartikler. Denne ligning er kendt som Meshchersky-ligningen.

Ivan Vsevolodovich Meshchersky opnåede i 1904 en ligning for legemer med variabel masse.

Her er m rakettens aktuelle masse, a er masseforbruget pr. sekund, V er gasstrålens hastighed (dvs. hastigheden af udstrømningen af gasser i forhold til raketten), F er de ydre kræfter, der virker på raket.

Kapitel 5. Konstantin Eduardovich Tsiolkovsky. Tsiolkovskys formel § 1. Konstantin Eduardovich Tsiolkovsky

H og ikke en eneste videnskabsmand, ikke en eneste science fiction-forfatter i mange århundreder har været i stand til at nævne det eneste middel til menneskets rådighed, ved hjælp af hvilket man kan overvinde tyngdekraften og flyve ud i rummet. Dette blev gjort af den russiske videnskabsmand Konstantin Eduardovich Tsiolkovsky (1857-1935). Han viste, at det eneste apparat, der er i stand til at overvinde tyngdekraften, er en raket, dvs. et apparat med en jetmotor, der bruger brændstof og et oxidationsmiddel placeret på selve apparatet.

Konstantin Eduardovich Tsiolkovsky (5. september (17.), 1857, Izhevsk, Ryazan-provinsen, Det russiske imperium - 19. september 1935, Kaluga, USSR) - russisk og sovjetisk selvlært videnskabsmand, forsker, skolelærer. Grundlægger af moderne astronautik. Han underbyggede udledningen af ligningen for jetfremdrift, kom til den konklusion, at det var nødvendigt at bruge "rakettog" - prototyper af flertrinsraketter. Forfatter til værker om aerodynamik, luftfart og andre videnskaber.

Repræsentant for russisk kosmisme, medlem af Russian Society of Lovers of the World. Forfatter til science fiction-værker, tilhænger og propagandist af ideerne om udforskning af rummet. Tsiolkovsky foreslog at befolke det ydre rum ved hjælp af orbitale stationer, fremsatte ideerne om en rumelevator, hovercraft-tog. Han mente, at udviklingen af liv på en af universets planeter ville nå en sådan kraft og perfektion, at det ville gøre det muligt at overvinde tyngdekraften og sprede liv i hele universet.

K. E. Tsiolkovsky hævdede, at han kun udviklede teorien om raketvidenskab som en anvendelse på hans filosofiske forskning. Han skrev mere end 400 værker, hvoraf de fleste er lidt kendte for den almindelige læser.

§ 2. Tsiolkovskys formel

Tsiolkovsky-formlen bestemmer den hastighed, som et fly udvikler under påvirkning af en raketmotorfremstød, uændret i retning, i fravær af alle andre kræfter. Denne hastighed kaldes den karakteristiske hastighed.

K. E. Tsiolkovsky udledte en formel, der giver dig mulighed for at beregne den maksimale hastighed, som en raket kan udvikle.

Den maksimalt opnåelige hastighed afhænger primært af hastigheden af udstrømningen af gasser fra dysen, som igen primært afhænger af brændstoftypen og gasstrålens temperatur. Jo højere temperatur, jo hurtigere hastighed. Det betyder, at for en raket er det nødvendigt at vælge det mest kalorieholdige brændstof, der giver den største mængde varme. Forholdet mellem massen af brændstof og massen af raketten ved slutningen af motordrift (dvs. i det væsentlige til vægten af en tom raket) kaldes Tsiolkovsky-tallet.

Hovedkonklusionen er, at i luftløst rum vil raketten udvikle sig, jo større hastigheden er, jo større hastigheden er udstrømningen af gasser og jo større Tsiolkovsky-tallet.

Tsiolkovsky-formlen, der stammer fra slutningen af det 19. århundrede, udgør stadig en vigtig del af det matematiske apparat, der bruges til design af raketter, især til at bestemme deres vigtigste massekarakteristika.

Kapitel 6

R
jetpack - et personligt fly båret på ryggen, der tillader en person at stige op i luften ved hjælp af jetfremdrift. Drivkraft skabes af en jetstrøm, der udstødes lodret nedad af motoren.

Rocket packs er meget enkle i designet, hvorfor de er blevet udbredt. Den klassiske Wendell Moore-designede raketpakke kan fremstilles på et privat værksted, selvom det kræver god teknik og et højt niveau af låsesmedfærdigheder. Den største ulempe ved raketpakken er den korte varighed af flyvningen (op til 30 sekunder) og det høje forbrug af sparsomt brændstof - hydrogenperoxid. Disse omstændigheder begrænser rækkevidden af raketpakkerne til meget spektakulære offentlige demonstrationsflyvninger. Rocketpack-flyvninger fanger altid tilskuernes opmærksomhed og er en stor succes. For eksempel blev en sådan flyvning arrangeret under den store åbning af sommer-OL 1984 i Los Angeles, USA.

Selv under Anden Verdenskrig brugte Tyskland i vid udstrækning brintoveriltemotorer: i torpedoer, ubåde, fly og raketter. For eksempel havde Me-163 jager-interceptor en flydende drivmiddel raketmotor, som blev fodret med 80% hydrogenperoxid og en flydende katalysator (kaliumpermanganatopløsning eller en blanding af methanol, hydrazinhydrat og vand). I forbrændingskammeret nedbrydes brintoverilte med dannelsen af et stort volumen af overophedet gas-dampblanding, hvilket skaber en kraftig strålekraft. Serieflyet havde en hastighed på op til 960 km/t, kunne klatre til en højde på 12.000 meter på 3 minutter, med en flyvevarighed på op til 8 minutter. Hydrogenperoxid blev også brugt i V-2 raketter, men som et hjælpebrændstof blev det drevet af turbopumper, der leverede brændstof og oxidationsmiddel til forbrændingskammeret i hovedraketmotoren.

Efter krigens afslutning kom tysk raketteknologi sammen med den berømte designer Wernher von Braun til USA. En af de amerikanske ingeniører, der arbejdede med Brown, Thomas Moore, kom med et individuelt fly, som han kaldte "jetvesten". "Jet vest" arbejdede på brintoverilte. "Jetvesten" blev lavet og ved prøvebænk lykkedes det at løfte piloten op over jorden i nogle få sekunder.

Moores "vest" havde dog et ekstremt ubelejligt kontrolsystem. En boks blev placeret på pilotens bryst, hvorfra der gik kabler til trykregulatoren og to kontrollerede dyser på tasken. Til højre og venstre havde kassen håndhjul: højre håndhjul styrede fremdriften, og til venstre styrede to koaksiale styrehåndhjul venstre og højre dyser. Hver dyse kunne afvige fremad eller bagud. Hvis det var nødvendigt at dreje til siden, drejede piloten et af håndhjulene og afbøjede en dyse. For at flyve frem eller tilbage drejede piloten begge håndhjul på samme tid. Sådan så det ud i teorien. Thomas Moores "jetvest" var aldrig i stand til at foretage en selvstændig flyvning, hæren stoppede finansieringen, og arbejdet blev indskrænket.

I 1958 skabte Harry Bourdette og Alexander Bohr, ingeniører hos Thiokol, et "hoppebælte", som de kaldte "Grasshopper". Thrust blev skabt af højtrykskomprimeret nitrogen. På "bæltet" var der fastgjort to små dyser rettet lodret nedad. Bæreren af "bæltet" kunne åbne ventilen og frigive komprimeret nitrogen fra cylinderen gennem dyserne, mens den blev kastet op til en højde på op til 7 meter. Lænende fremad var det muligt at løbe med en hastighed på 45-50 km / t ved hjælp af trækkraften skabt af "hoppebæltet". Bourdette og Bohr prøvede derefter også hydrogenperoxid. "Hoppebæltet" blev demonstreret for militæret i aktion, men der var ingen finansiering, og tingene gik ikke længere end forsøgseksperimenter igen.

I de senere år er raketpakken blevet populær blandt entusiaster, der bygger den på egen hånd. Designet af pakken er ret simpelt, men hemmeligheden bag en flyveværdig pakke ligger i to nøglekomponenter: gasgeneratoren og trykreguleringsventilen. Det var dem, der engang mindede om Wendell Moore under lange prøvelser.

Udbredelsen af rygsække er også begrænset af mangel på koncentreret brintoverilte, som ikke længere produceres af store kemivirksomheder. Amatørraketflyvere bygger deres egne installationer til dens produktion ved elektrolyse.

H
og i dag i verden er der ikke mere end 5 succesfuldt flyvende raketpakker. I de 40 år siden Harold Grahams første flyvning har kun elleve personer (inklusive ham selv) fløjet fritflyvende på en taske (uden sele). Den mest berømte af disse er, som allerede nævnt, Bill Sutor, der engang boede ved siden af Wendell Moore og bad om muligheden for at flyve på en taske, som Moore havde med hjem i bagagerummet. Amerikanerne øgede flyvetiden med en jetpack med 4 gange.

Kapitel 7

En interessant anvendelse af jetfremdrift blev fundet af skaberne af animerede film. Takket være jetfremdriften blev der skabt en spektakulær animation. Her er nogle tegneseriebilleder:

Konklusion

Som et resultat af det udførte arbejde studerede jeg principperne for jetfremdrift og fandt information om dette emne. Derudover udvidede jeg min viden om fysik. Jeg plejede at tro, at jetfremdrift kun blev brugt til at bygge raketter, men nu fandt jeg ud af, at det også bruges i flybygning, og i fyrværkeri, og endda i raketpakker, der giver dig mulighed for at svæve over jorden og udføre forskellige tricks. Vi kan sige, at jetfremdrift har gjort en hel revolution inden for luftfart, og det er umuligt at overvurdere dens betydning. Fly transporterer tusindvis af mennesker på et minimum af tid, og astronauter udforsker andre planeter på raketter. Derudover findes jetfremdrift også i dyrelivet.

Litteratur

Bilimovich B.F. "Fysik Quiz"

Deryabin V. M. Bevaringslove i fysik. – M.: Oplysning, 1982.

Gelfer Ya. M. Bevaringslove. – M.: Nauka, 1967.

Krop K. Verden uden former. – M.: Mir, 1976.

Børns encyklopædi. - M .: Forlag for USSR Academy of Sciences, 1959.

Kupov A., Vinogradov A. "Reaktiv fremdrift i natur og teknologi"

Great Russian Encyclopedia, 1999 s. 456,476-477

Internet-leksikon "Wikipedia"