Báo cáo: Động cơ phản lực trong tự nhiên và công nghệ. Động cơ phản lực trong khoa học, đời sống hàng ngày, trong tự nhiên và công nghệ

Động cơ phản lực trong tự nhiên và công nghệ

TÓM TẮT VỀ VẬT LÝ


Chuyển động phản ứng là 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 loại sinh vật phù du biển. Và thường 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 điệp biển di chuyển về phía trước do phản lực 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 thân mềm, 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 loài động vật biển có thân hình trong suốt, khi di chuyển nhận nước qua lỗ phía trước, nước đi vào một khoang rộng, bên trong có các mang 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 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 có thể 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 phải - và lực đẩy phản lực đã ném anh ta sang 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 tay đua.

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, 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. được in. 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.

Động cơ phản lực là động cơ chuyển đổi năng lượng hóa học của nhiên liệu thành động năng của phản lực khí và động cơ thu được tốc độ theo hướng ngược lại.

Ý tưởng của K.E. Tsiolkovsky được các nhà khoa học Liên Xô thực hiện dưới sự lãnh đạo của Viện sĩ hàn lâm Sergei Pavlovich Korolev. Vệ tinh Trái đất nhân tạo đầu tiên trong lịch sử được phóng bằng tên lửa ở Liên Xô vào ngày 4 tháng 10 năm 1957.

Nguyên lý động cơ phản lực có ứng dụng thực tế rộng rãi trong ngành hàng không và du hành vũ trụ. Trong không gian bên ngoài, không có môi trường nào mà vật thể có thể tương tác và do đó thay đổi hướng và độ lớn tốc độ của nó, do đó chỉ có máy bay phản lực, tức là tên lửa, mới có thể được sử dụng cho các chuyến bay vào vũ trụ.

Thiết bị tên lửa

Chuyển động của tên lửa dựa trên định luật bảo toàn động lượng. Nếu tại một thời điểm nào đó, bất kỳ vật nào bị ném ra khỏi tên lửa, nó sẽ nhận được xung lực tương tự nhưng hướng theo hướng ngược lại.



Bất kỳ tên lửa nào, bất kể thiết kế như thế nào, luôn có vỏ và nhiên liệu có chất oxy hóa. Vỏ tên lửa bao gồm trọng tải (trong trường hợp này là tàu vũ trụ), khoang thiết bị và động cơ (buồng đốt, máy bơm, v.v.).

Khối lượng chính của tên lửa là nhiên liệu có chất oxy hóa (chất oxy hóa cần thiết để duy trì quá trình đốt cháy nhiên liệu vì không có oxy trong không gian).

Nhiên liệu và chất oxy hóa được cung cấp vào buồng đốt bằng máy bơm. Nhiên liệu khi cháy biến thành khí có nhiệt độ cao và áp suất cao. Do sự chênh lệch áp suất lớn trong buồng đốt và ngoài không gian, khí từ buồng đốt thoát ra dưới dạng tia cực mạnh thông qua một ổ cắm có hình dạng đặc biệt gọi là vòi phun. Mục đích của vòi phun là tăng tốc độ của tia.

Trước khi tên lửa phóng, động lượng của nó bằng không. Do sự tương tác của khí trong buồng đốt và tất cả các bộ phận khác của tên lửa, khí thoát ra qua vòi sẽ nhận được một số xung lực. Khi đó tên lửa là một hệ kín và tổng động lượng của nó phải bằng 0 sau khi phóng. Do đó, toàn bộ vỏ tên lửa chứa trong đó nhận được một xung có độ lớn bằng xung của khí, nhưng ngược hướng.

Phần lớn nhất của tên lửa, dùng để phóng và tăng tốc toàn bộ tên lửa, được gọi là giai đoạn đầu tiên. Khi tầng lớn đầu tiên của tên lửa nhiều tầng dùng hết nhiên liệu dự trữ trong quá trình tăng tốc, nó sẽ tách ra. Khả năng tăng tốc tiếp tục được tiếp tục ở giai đoạn thứ hai, giai đoạn ít lớn hơn và nó tăng thêm một số tốc độ so với tốc độ đã đạt được trước đó với sự trợ giúp của giai đoạn đầu tiên, sau đó tách ra. Giai đoạn thứ ba tiếp tục tăng tốc độ lên giá trị yêu cầu và đưa trọng tải vào quỹ đạo.

Người đầu tiên bay vào vũ trụ là công dân Liên Xô, Yury Alekseevich Gagarin. Ngày 12 tháng 4 năm 1961 Ông bay vòng quanh trái đất trên vệ tinh Vostok.

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.

Trường hợp tốt nhất là yêu cầu sửa chữa…” R. Feynman Ngay cả một bản đánh giá ngắn gọn về lịch sử phát triển công nghệ cũng cho thấy một sự thật đáng kinh ngạc về sự phát triển như tuyết lở của khoa học và công nghệ hiện đại trên quy mô lịch sử của toàn nhân loại. Nếu quá trình chuyển đổi của con người từ công cụ bằng đá sang kim loại mất khoảng 2 triệu năm; cải tiến bánh xe từ bánh xe bằng gỗ nguyên khối thành bánh xe có trục, ...

Đã bị thất lạc trong chiều sâu của nhiều thế kỷ, đã, đang và sẽ luôn là tâm điểm của khoa học và văn hóa trong nước: và sẽ luôn rộng mở trong phong trào văn hóa và khoa học với toàn thế giới." * "Moscow trong lịch sử khoa học và technology" là tên dự án nghiên cứu (giám đốc S.S. .Ilizarov), được thực hiện bởi Viện Lịch sử Khoa học Tự nhiên và Công nghệ S.I. Vavilov thuộc Viện Hàn lâm Khoa học Nga với sự hỗ trợ của...

Kết quả của nhiều năm làm việc của ông trong nhiều lĩnh vực quang học vật lý. Nó đặt nền móng cho một hướng đi mới trong quang học mà các nhà khoa học gọi là quang học vi mô. Vavilov rất quan tâm đến các vấn đề triết học khoa học tự nhiên và lịch sử khoa học. Ông được ghi nhận là người đã phát triển, xuất bản và quảng bá di sản khoa học của M. V. Lomonosov, V. V. Petrov và L. Euler. Nhà khoa học đứng đầu Ủy ban Lịch sử...

Định luật Newton giúp giải thích một hiện tượng cơ học rất quan trọng - sự chuyển động do 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, sẽ bật ra khỏi cuống và chất lỏng có vị đắng kèm theo hạt sẽ bị đẩy mạnh ra khỏi lỗ hình thành ở vị trí của cuống đã 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 tải trọng (tức là thiết bị khoa học, thân tàu vũ trụ được phóng lên quỹ đạo). , thuyền viên và hệ thống cứu sinh 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 các tên lửa như vậy, khi hết nhiên liệu dự trữ trong chúng, chúng sẽ tách ra và giai đoạn 2 thứ hai được bật; sau khi nhiên liệu trong nó cạn kiệt, nó cũng được tách ra và giai đoạn thứ 3 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 thiểu 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 chuyện này đang 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 hướng 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 của 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?

Đề cử "Thế giới xung quanh chúng ta"

Chuẩn bị đón năm mới, tôi trang trí căn hộ bằng bóng bay. Khi tôi đang thổi phồng những quả bóng bay, một trong số chúng đã thoát khỏi tay tôi và bay ra xa tôi theo hướng ngược lại với tốc độ cao. Tôi tự hỏi mình câu hỏi: chuyện gì đã xảy ra với quả bóng? Cha mẹ giải thích rằng đây là một phong trào phản ứng. Quả bóng có thực sự bay giống như tên lửa không?

giả thuyết, mà tôi đưa ra trong quá trình nghiên cứu: có lẽ lực đẩy phản lực xảy ra trong tự nhiên và cuộc sống hàng ngày.

Bàn thắng làm:

  • nghiên cứu các nguyên lý vật lý của động cơ phản lực
  • xác định nơi xảy ra chuyển động phản lực trong tự nhiên và cuộc sống hàng ngày.

Để xác nhận hoặc bác bỏ giả thuyết của mình, tôi tự đặt ra nhiệm vụ:

  • tiến hành thí nghiệm minh họa lực đẩy phản lực,
  • đọc tài liệu khoa học phổ biến về động cơ phản lực,
  • tìm tài liệu liên quan trên Internet,
  • tạo một bài thuyết trình về chủ đề này.

THAM KHẢO LỊCH SỬ

Động cơ phản lực được sử dụng để sản xuất pháo hoa thuốc súng và tên lửa tín hiệu đầu tiên ở Trung Quốc vào thế kỷ 19. Vào cuối thế kỷ 18, quân đội Ấn Độ đã sử dụng tên lửa bột đen trong cuộc chiến chống thực dân Anh. Ở Nga, tên lửa bột được sử dụng vào đầu thế kỷ 19.

Trong cuộc Chiến tranh Vệ quốc vĩ đại, quân đội Đức đã sử dụng tên lửa đạn đạo V-2, pháo kích vào các thành phố của Anh và Bỉ. Quân đội Liên Xô đã sử dụng thành công nhiều bệ phóng tên lửa Katyusha.

Tiền thân của động cơ phản lực:

  • Nhà toán học và thợ cơ khí người Hy Lạp Heron xứ Alexandria (Phụ lục 2.1), người tạo ra aeolipile (quả bóng của Heron);
  • nhà khoa học Hungary Janos Segner (Phụ lục 2.3), người đã tạo ra “Bánh xe Segner”;
  • N.I. Kibalchich là người đầu tiên sử dụng động cơ phản lực cho các chuyến bay vào vũ trụ;
  • Sự phát triển lý thuyết sâu hơn về điều hướng tên lửa thuộc về nhà khoa học người Nga K.E. Tsiolkovsky.
  • Các tác phẩm của ông đã truyền cảm hứng cho S.P. Korolev chế tạo máy bay cho chuyến bay của con người vào vũ trụ. Nhờ ý tưởng của ông, lần đầu tiên trên thế giới, việc phóng một vệ tinh nhân tạo trên Trái đất đã được thực hiện (04/10/57) và vệ tinh có người lái đầu tiên có phi công-nhà du hành vũ trụ trên tàu Yu.A. Gagarin (12 tháng 4 năm 1961).

NGUYÊN TẮC VẬT LÝ GIAO THÔNG JET THIẾT BỊ Rocket

Chuyển động phản lực dựa trên nguyên lý tác dụng và phản lực: nếu một vật tác dụng lên vật khác thì vật đó sẽ tác dụng lên vật đó một lực tương tự nhưng hướng theo hướng ngược lại.

Tôi đã tiến hành một thí nghiệm chứng minh rằng mọi hành động đều có phản ứng bình đẳng. (đoạn ghi hình)

Tên lửa vũ trụ hiện đại là một loại máy bay rất phức tạp và nặng nề, bao gồm hàng trăm nghìn và hàng triệu bộ phận. Nó bao gồm chất lỏng làm việc(tức là khí nóng được hình thành do quá trình đốt cháy nhiên liệu và thải ra dưới dạng dòng phản lực) và cuối cùng "khô" khối lượng tên lửa còn lại sau khi giải phóng khí nóng từ tên lửa (đây là vỏ tên lửa, tức là hệ thống, thiết bị hỗ trợ sự sống của phi hành gia, v.v.). Để đạt được tốc độ vũ trụ, tên lửa nhiều tầng được sử dụng. Khi một luồng khí phản lực được phóng ra khỏi tên lửa, tên lửa sẽ lao theo hướng ngược lại, tăng tốc đến vận tốc thoát thứ nhất: 8 km/s.

Tôi đã tiến hành một thí nghiệm về sự tương tác của xe đẩy và chứng minh rằng khối lượng nhiên liệu càng lớn thì tốc độ tên lửa đạt được càng lớn. Điều này có nghĩa là các chuyến bay vào vũ trụ cần một lượng nhiên liệu rất lớn.

CHUYỂN ĐỘNG JET TRONG THIÊN NHIÊN

Vậy chuyển động phản lực xảy ra ở đâu trong tự nhiên? Cá bơi, chim bay, thú chạy. Mọi thứ dường như đều đơn giản. Cho dù nó thế nào đi chăng nữa. Niềm đam mê lang thang của động vật không phải là ý thích bất chợt mà là một nhu cầu thiết yếu. Muốn ăn thì phải biết di chuyển. Nếu không muốn bị ăn thịt thì hãy biết cách lẻn đi. Để di chuyển nhanh chóng trong không gian, bạn cần phát triển tốc độ cao.

Đối với điều này, ví dụ, sò điệp- có một động cơ phản lực. Nó mạnh mẽ ném nước ra khỏi vỏ và bay một khoảng cách gấp 10-20 lần chiều dài của chính nó! Salpa, ấu trùng chuồn chuồn, - đều sử dụng nguyên lý phản lực để di chuyển trong không gian. Bạch tuộcđạt tốc độ lên tới 50 km/h và điều này là nhờ lực đẩy phản lực. Anh ta thậm chí có thể đi bộ trên đất liền, bởi vì... Anh ta có nguồn cung cấp nước trong ngực cho trường hợp này. Mực ống- cư dân không xương sống lớn nhất ở độ sâu đại dương di chuyển theo nguyên lý lực đẩy phản lực.

Ví dụ về động cơ phản lực cũng có thể được tìm thấy trong thế giới thực vật. Ở các nước phía nam (và ở đây cũng trên bờ Biển Đen) có trồng một loại cây tên là "bắn dưa chuột“Người ta chỉ cần chạm nhẹ vào một quả chín, tương tự như quả dưa chuột, khi nó bật ra khỏi cuống và qua lỗ tạo thành, chất lỏng cùng với hạt bay ra khỏi quả như một đài phun nước với tốc độ lên tới 10 m/s. Dưa chuột tự bay về hướng ngược lại, bắn dưa chuột điên cuồng (hay còn gọi là súng lục của phụ nữ) hơn 12 m.

Trong cuộc sống hàng ngày là một ví dụ tâm hồn trên vòi linh hoạt Bạn có thể thấy sự biểu hiện của động cơ phản lực. Ngay khi bạn tạt nước vào vòi hoa sen, tay cầm có vòi phun ở cuối sẽ lệch theo hướng ngược lại với dòng nước đang chảy.

Hoạt động của hệ thống phun nước (Phụ lục 7.2) để tưới cây trong vườn, vườn rau dựa trên nguyên lý phản lực. Áp lực nước làm quay đầu phun nước.

Nguyên lý động cơ phản lực giúp chuyển động người bơi lội. Người bơi càng đẩy nước lùi lại thì bơi càng nhanh. (Phụ lục 7.3)

Các kỹ sư đã tạo ra một động cơ tương tự như động cơ mực. Nó được gọi là pháo nước. (Phụ lục 7.4)

PHẦN KẾT LUẬN

Trong khi làm việc:

1. Tôi phát hiện ra nguyên lý của phản lực là định luật vật lý tác dụng và phản lực

2. Bằng thực nghiệm đã khẳng định sự phụ thuộc của tốc độ chuyển động của một vật vào khối lượng của một vật khác tác dụng lên nó.

3. Tôi tin rằng chuyển động phản lực có trong công nghệ, cuộc sống hàng ngày và thiên nhiên, thậm chí cả phim hoạt hình.

4. Bây giờ, khi biết về động cơ phản lực, tôi có thể tránh được nhiều rắc rối, chẳng hạn như nhảy từ thuyền vào bờ, bắn súng, kể cả việc đi tắm, v.v.

Vì vậy tôi có thể nói rằng giả thuyết,Điều tôi đưa ra đã được khẳng định: nguyên lý động cơ phản lực rất phổ biến trong tự nhiên và đời sống hàng ngày.

VĂN HỌC

  • Sách đọc vật lý lớp 6-7 I.G. Kirillova, - M: Prosveshchenie, 1978. -97-99s
  • Vật lý - dành cho thanh thiếu niên đọc ngoại khóa lớp 7. M.N. Alekseeva,-M: Giáo dục, 1980.- 113 tr.
  • Xin chào vật lý L.Ya Galpershtein, - M: Văn học thiếu nhi, 1967. - 39-41s
  • Khoa học bách khoa toàn thư A. Craig, K. Rosny, - M: Rosman, 1997. - 29 tr.
  • Xin chào bạch tuộc Tạp chí "Misha", 1995, số 8, 12-13c
  • Chân, cánh và thậm chí cả...động cơ phản lực.Tạp chí "Misha", 1995, số 8, 14s
  • Wikipedia: -ru.wikipedia.org

Chuyển động phản lực trong tự nhiên."

Học sinh đã hoàn thành:

10 lớp "A"

Kaklyugina Ekaterina.

Sự chuyển động do 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.

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 loại sinh vật phù du biển. Và thường 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 điệp biển di chuyển về phía trước do phản lực của dòng nước bắn ra khỏi vỏ trong quá trình nén mạnh các van của nó.

Mực nang, giống như hầu hết các loài động vật thân mềm, 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.

Chuyển động phản lực cũng có thể được tìm thấy trong thế giới thực vật. Ví dụ, 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. được in. 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.

Cơ sở giáo dục ngân sách thành phố Trường trung học cơ sở Sychevskaya số 1

dự án sáng tạo

trong đề cử

"Khoa học kỹ thuật"

về chủ đề "Động cơ phản lực"

Nhà thiết kế: Học sinh lớp 9 “A” Anna Savinova

Trưởng phòng: giáo viên vật lý

Gulkova Irina Aleksandrovna

Sychevka 2011

Chương 1. Định nghĩa động cơ phản lực 5

§1. Động cơ phản lực 5 là gì

§ 2. Chuyển động phản lực trong thế giới động vật 5

§ 3. Chuyển động phản lực trong thế giới thực vật 5

Chương 2. Sử dụng động cơ phản lực 7

§1. Máy bay 7

§2. Hệ thống phun nước 7

§3. Ống 7

§4. Pháo hoa 8

§5. Đạn Katyusha và tên lửa chiến đấu 8

§6. Tên lửa vũ trụ 9

Chương 3. Tên lửa 10

§ 1. Nguyên lý hoạt động của tên lửa 10

§ 2. Thiết kế tên lửa 10

§ 3. Lịch sử phát minh ra tên lửa 11

§ 4. Tên lửa là phương tiện di chuyển 12

§ 5. Sử dụng tên lửa 12

Chương 4. Phương trình Meshchersky 14

§ 1. Ivan Vsevolodovich Meshchersky 14

§ 2. Xung lực 14

§ 3. Phương trình Meshchersky 15

Chương 5. Konstantin Eduardovich Tsiolkovsky. Công thức Tsiolkovsky 16

§ 1. Konstantin Eduardovich Tsiolkovsky 16

§ 2. Công thức Tsiolkovsky 16

Chương 6. Jetpack 18

Chương 7. Sự thật thú vị 20

Kết luận 21

Văn học 22

Mục tiêu và mục đích

    Tìm hiểu nguyên lý cơ bản của động cơ phản lực

    Tìm thông tin về các phương pháp đẩy phản lực thú vị nhất

    Đào sâu và mở rộng kiến ​​thức thu được trong bài học, tăng hứng thú với môn Vật lý

    Hình thành thế giới quan khoa học

    Phát triển khả năng tiếp thu kiến ​​thức mới bằng cách sử dụng các nguồn in và Internet

Giới thiệu

Con người luôn muốn học bay. Ước mơ của anh gần đây đã thành hiện thực - một chiếc máy bay đã được chế tạo. Nhưng một người phát triển và ước mơ của anh ta cũng phát triển. Thay vì những đám mây, con người muốn vươn lên những vì sao. Ước mơ này chỉ có thể thực hiện được nhờ sự tồn tại của động cơ phản lực trong tự nhiên.

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. Động cơ phản lực đã giúp các nhà thiết kế và kỹ sư chế tạo tên lửa. Việc nghiên cứu động cơ phản lực có ý nghĩa quan trọng đối với sự tiến bộ của khoa học.

Chương 1. Định nghĩa động cơ phản lực §1. Động cơ phản lực là gì

Chuyển động phản lực là chuyển động của một cơ thể xảy ra khi một phần nào đó của nó bị tách ra khỏi nó ở bất kỳ tốc độ nào, do đó cơ thể đó nhận được một xung lực có hướng ngược lại

§ 2. Chuyển động phản lực trong thế giới động vật

R
Lực đẩy 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.

Mực ống là loài động vật không xương sống lớn nhất ở độ sâu đại dương. Nó di chuyển theo nguyên lý phản lực, hút nước rồi đẩy nước với một lực rất lớn qua một lỗ đặc biệt - “phễu” và ở tốc độ cao (khoảng 70 km/h) nó đẩy lùi lại. Đồng thời, cả mười xúc tu của con mực đều tập hợp lại thành một nút phía trên đầu và tạo thành hình thuôn thuôn.

Các kỹ sư đã tạo ra một động cơ tương tự như động cơ mực. Nó được gọi là pháo nước. Trong đó, nước được hút vào buồng. Và sau đó nó được ném ra khỏi nó qua một vòi phun; tàu di chuyển theo hướng ngược lại với hướng phát ra phản lực. Nước được hút vào bằng động cơ xăng hoặc diesel thông thường.

Salpa là loài động vật biển có thân hình trong suốt, khi di chuyển nhận nước qua lỗ phía trước, nước đi vào một khoang rộng, bên trong có các mang 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 hở phía sau. Phản lực của tia thoát ra đẩy salpa về phía trước

§ 3. Chuyển động phản lực trong thế giới thực vật

Ví dụ về động cơ phản lực cũng có thể được tìm thấy trong thế giới thực vật.

Ở các nước phía nam (và trên bờ Biển Đen), một loại cây có tên là dưa chuột điên mọc lên. 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.

Chương 2. Sử dụng động cơ phản lực §1. Phi cơ

VỚI
máy bay (hay còn gọi là máy bay) là một loại máy bay nặng hơn không khí để bay trong khí quyển với sự hỗ trợ của động cơ và cánh đứng yên so với các bộ phận khác của xe.

Những nỗ lực đầu tiên để chế tạo máy bay được thực hiện vào thế kỷ 19. Máy bay cỡ thật đầu tiên được chế tạo vào năm 1882 và được cấp bằng sáng chế là máy bay của A.F. Mozhaisky. Ngoài ra, máy bay có động cơ hơi nước cũng được chế tạo bởi Ader và Maxim. Tuy nhiên, không có cấu trúc nào trong số này có thể cất cánh. Nguyên nhân của điều này là: trọng lượng cất cánh quá cao và công suất riêng của động cơ (động cơ hơi nước) thấp, thiếu lý thuyết về chuyến bay và điều khiển, lý thuyết về sức mạnh và tính toán khí động học. Về vấn đề này, máy bay được chế tạo “ngẫu nhiên”, “bằng mắt”, bất chấp kinh nghiệm kỹ thuật của nhiều nhà tiên phong hàng không.

Những thành công đầu tiên của hàng không Nga có từ năm 1910. Vào ngày 4 tháng 6, Hoàng tử Alexander Kudashev, giáo sư tại Học viện Bách khoa Kyiv, đã bay vài chục mét trên chiếc máy bay hai tầng cánh do chính ông thiết kế.

Vào ngày 16 tháng 6, nhà thiết kế máy bay trẻ tuổi người Kiev, Igor Sikorsky, lần đầu tiên đã đưa chiếc máy bay của mình lên không trung, và ba ngày sau, chiếc máy bay của kỹ sư Ykov Gakkel, điều bất thường vào thời điểm đó trong thiết kế một máy bay hai cánh có thân máy bay (bimonoplane) , cất cánh.

§2. Lắp đặt vòi phun nước

D
Máy và thiết bị tưới được sử dụng để tưới phun cho cây trồng nông nghiệp. Dựa vào phạm vi bay của giọt nước, chúng được chia thành vòi phun ngắn (5 - 8 m), vòi phun trung bình (15 - 35 m) và vòi phun tia dài (40 - 80 m trở lên). Vòi phun tia ngắn không có bộ phận chuyển động và tạo ra dòng phun hình quạt. Việc tưới nước được thực hiện theo chuyển động, hút nước từ kênh hở.

§3. ống mềm

Vòi là một ống rỗng được thiết kế để vận chuyển các chất (thường là chất lỏng) từ vị trí này sang vị trí khác. Ống đôi khi còn được gọi là ống (từ ống thường dùng để chỉ phần thân cứng, trong khi ống thường dùng để chỉ phần mềm). Theo quy định, ống có dạng hình trụ (vòng ở mặt cắt ngang).

Tầm quan trọng của vòi rất khó để đánh giá quá cao trong thế giới hiện đại, nó được sử dụng dưới nước và trong không gian, các phương pháp sử dụng nó rất đa dạng đến mức chúng bao trùm hầu hết hoạt động của con người.

§4. bắn pháo hoa

F
pháo hoa (Feuerwerk của Đức, từ Feuer - lửa và Werk - kinh doanh, công việc) - đèn trang trí với nhiều màu sắc và hình dạng khác nhau, thu được bằng cách đốt các tác phẩm pháo hoa.

Ngay cả trong thời cổ đại, lửa đã được coi trọng. Nó vừa được sử dụng như một phương tiện liên lạc, vừa là lời cảnh báo về mối nguy hiểm cũng như để thiết kế các nghi lễ và nghi lễ thiêng liêng khác nhau. Nhiều quốc gia có truyền thống gắn liền với việc sử dụng lửa trại (ở Nga đây là Maslenitsa, ngày lễ của Ivan Kupala), nến, đuốc, v.v. Đây là nguyên mẫu của pháo hoa đầu tiên.

Người ta tin rằng pháo hoa đầu tiên là những mảnh tre xanh phát nổ khi ném vào lửa. Người Trung Quốc dùng tre nổ để xua đuổi tà ma vào tất cả các ngày lễ cho đến khi họ phát minh ra thuốc súng. Để tìm kiếm thuốc trường sinh bất tử, các nhà khoa học Đạo giáo đã trộn lẫn muối tiêu, than củi và lưu huỳnh để tạo ra một loại bột màu đen cháy chậm nhưng rất đều và sáng.

§5. Đạn Katyusha và tên lửa chiến đấu

Katyusha là tên không chính thức của hệ thống pháo tên lửa dã chiến không nòng xuất hiện trong Chiến tranh Vệ quốc vĩ đại 1941-45. Những cơ sở lắp đặt như vậy đã được Lực lượng Vũ trang Liên Xô sử dụng tích cực trong Thế chiến thứ hai.

Tên lửa chiến đấu là tên lửa mang vũ khí tới mục tiêu.

Dựa trên đặc điểm thiết kế của chúng, tên lửa chiến đấu được chia thành tên lửa đạn đạo và tên lửa hành trình, cũng như tên lửa dẫn đường và không dẫn đường.

Dựa trên tính chất của nhiệm vụ mà chúng giải quyết, tên lửa chiến đấu được chia thành chiến thuật, tác chiến-chiến thuật, chiến lược (tầm bay hơn 1000 km), chống ngầm và phòng không.

§6. Tên lửa không gian

Chương 3. Tên lửa

R aketa (từ rocchetta của Ý - trục quay nhỏ) một thiết bị có động cơ phản lực sử dụng nhiên liệu và chất oxy hóa nằm trên chính thiết bị.

Chuyến bay của tên lửa không nhất thiết cần có sự hiện diện của môi trường không khí hoặc khí xung quanh và có thể thực hiện được không chỉ trong khí quyển mà còn trong chân không. Từ tên lửa dùng để chỉ một loạt các thiết bị bay từ pháo hoa lễ hội đến phương tiện phóng vào không gian.

§ 1. Nguyên lý hoạt động của tên lửa

Nguyên lý hoạt động của tên lửa rất đơn giản. Một tên lửa phóng ra một chất (khí) ở tốc độ cao, tác dụng một lực rất lớn vào nó. Chất được đẩy ra với lực tương tự nhưng ngược chiều tác dụng lên tên lửa và truyền gia tốc cho tên lửa theo hướng ngược lại. Nếu không có ngoại lực thì tên lửa cùng với chất phóng ra là một hệ kín. Động lượng của một hệ thống như vậy không thể thay đổi theo thời gian. Lý thuyết chuyển động của tên lửa dựa trên vị trí này.

§ 2. Thiết kế tên lửa

    phần đầu (tàu vũ trụ, khoang dụng cụ);

    bình chứa chất oxy hóa và bình chứa nhiên liệu (ví dụ, hydro lỏng có thể được sử dụng làm nhiên liệu và oxy lỏng làm chất oxy hóa);

    máy bơm, buồng đốt nhiên liệu;

    vòi phun (thu hẹp buồng để tăng tốc độ dòng chảy của sản phẩm đốt)

Tên lửa nhiều tầng là một loại máy bay bao gồm hai hoặc nhiều tên lửa được kết nối cơ học, được gọi là các tầng, tách biệt trong chuyến bay. Tên lửa nhiều tầng cho phép bạn đạt được tốc độ lớn hơn từng giai đoạn riêng lẻ của nó.

Ý tưởng sử dụng tên lửa nhiều tầng lần đầu tiên được đưa ra bởi kỹ sư người Mỹ Robert Goddard vào năm 1914 và người ta đã nhận được bằng sáng chế cho phát minh này. Năm 1929 K.E. Tsiolkovsky đã xuất bản cuốn sách mới của mình có tựa đề “Những chuyến tàu tên lửa không gian”. Thuật ngữ này được K. Tsiolkovsky sử dụng để mô tả tên lửa tổng hợp, hay nói đúng hơn là một tổ hợp tên lửa cất cánh trên mặt đất, sau đó trên không và cuối cùng là ngoài vũ trụ. Ví dụ, một đoàn tàu gồm 5 tên lửa được dẫn động đầu tiên bởi tên lửa đầu tiên - tên lửa dẫn đầu; về việc sử dụng nhiên liệu của nó anh ta, cô ấy cởi móc và rơi xuống đất. Sau đó, theo cách tương tự, cái thứ hai bắt đầu hoạt động, rồi cái thứ ba, thứ tư và cuối cùng là cái thứ năm, tốc độ của nó vào thời điểm đó sẽ đủ cao để được đưa vào không gian liên hành tinh. Trình tự công việc từ đầu tên lửa được gây ra bởi mong muốn buộc vật liệu tên lửa hoạt động không phải ở trạng thái nén mà ở trạng thái căng, điều này sẽ làm cho cấu trúc nhẹ hơn. Theo Tsiolkovsky, chiều dài của mỗi tên lửa là 30 mét. Đường kính - 3 mét. Khí từ vòi thoát ra gián tiếp về phía trục của tên lửa, để không gây áp lực lên các tên lửa đi sau. Quãng đường cất cánh trên mặt đất là vài trăm km.

Mặc dù thực tế là về mặt kỹ thuật, khoa học tên lửa đã đi theo một con đường hoàn toàn khác (ví dụ, tên lửa hiện đại không “phân tán” dọc theo mặt đất mà cất cánh theo phương thẳng đứng và thứ tự vận hành các giai đoạn của tên lửa hiện đại là ngược lại với những gì Tsiolkovsky đã nói), ý tưởng về tên lửa nhiều tầng vẫn còn phù hợp cho đến ngày nay.

Năm 1935, Tsiolkovsky viết tác phẩm “Tốc độ cao nhất của tên lửa”, trong đó ông lập luận rằng với trình độ công nghệ thời đó, việc đạt được tốc độ vũ trụ đầu tiên (trên Trái đất) chỉ có thể thực hiện được với sự trợ giúp của nhiều -tên lửa sân khấu. Tuyên bố này vẫn đúng cho đến ngày nay: tất cả các tàu vũ trụ hiện đại đều có nhiều tầng.

§ 3. Lịch sử phát minh ra tên lửa

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.

Hầu hết các nhà sử học đều cho rằng nguồn gốc của tên lửa có từ thời nhà Hán Trung Quốc (206 TCN - 220 SCN), từ việc phát hiện ra thuốc súng và bắt đầu sử dụng nó làm pháo hoa và giải trí. Lực tạo ra bởi vụ nổ của bột đủ để di chuyển nhiều vật thể khác nhau. Sau đó, nguyên tắc này được ứng dụng trong việc chế tạo ra những khẩu đại bác và súng hỏa mai đầu tiên. Đạn của vũ khí bột có thể bay quãng đường xa nhưng không phải là tên lửa vì chúng không có nguồn dự trữ nhiên liệu riêng. Tuy nhiên, chính việc phát minh ra thuốc súng đã trở thành điều kiện tiên quyết chính cho sự xuất hiện của tên lửa thực sự. Những mô tả về "mũi tên lửa" bay được người Trung Quốc sử dụng cho thấy những mũi tên này là tên lửa. Một ống làm bằng giấy nén được gắn vào chúng, chỉ mở ở đầu sau và chứa đầy chất dễ cháy. Điện tích này được đốt cháy và mũi tên sau đó được phóng ra bằng cung. Những mũi tên như vậy đã được sử dụng trong một số trường hợp trong cuộc vây hãm các công sự, chống lại tàu bè và kỵ binh.

Theo lời khai của nhà văn La Mã cổ đại Aulus Gellius (lat. Aulus Gellius), một trong những thiết bị phản lực đầu tiên đã được sử dụng cách đây hơn 2000 năm, tức là vào năm 400 trước Công nguyên. e., bởi nhà triết học Pythagore Hy Lạp Archytas của Tarentum, người đã buộc một con chim bồ câu bằng gỗ di chuyển dọc theo một sợi dây với sự trợ giúp của hơi nước, trước con mắt kinh ngạc của những cư dân trong thành phố của ông. Archytas of Tarentum đã sử dụng nguyên lý tác động-phản ứng, nguyên lý này chỉ được mô tả một cách khoa học vào thế kỷ 17.

Được biết, tên lửa đã được người Cossacks Zaporozhye sử dụng bắt đầu từ thế kỷ 16-17. Vào thế kỷ 17, kỹ sư quân sự người Belarus Kazimir Semenovich đã mô tả một loại tên lửa nhiều tầng.

§ 4. Tên lửa là phương tiện di chuyển

Vài ngày trước khi hành quyết, Kibalchich đã phát triển một thiết kế ban đầu cho một chiếc máy bay có khả năng du hành vũ trụ và giao cho luật sư không phải đơn xin ân xá hay khiếu nại mà là “Dự án về thiết bị hàng không”. Ông viết về thiết bị của mình: “Nếu đặt hình trụ có đáy đóng hướng lên trên thì ở một áp suất khí đã biết, hình trụ sẽ dâng lên. Kibalchich bị hành quyết vào năm 1881, và chỉ đến năm 1918, chiếc phong bì đựng dự án của ông mới được các nhà khoa học tiếp cận. Thiết bị của anh ta được cho là chạy bằng thuốc súng ép

Năm 1957, tại Liên Xô, dưới sự lãnh đạo của Sergei Korolev, tên lửa đạn đạo liên lục địa đầu tiên trên thế giới R-7 đã được tạo ra như một phương tiện mang vũ khí hạt nhân, cùng năm đó được sử dụng để phóng vệ tinh Trái đất nhân tạo đầu tiên trên thế giới. Đây là cách việc sử dụng tên lửa cho chuyến bay vào vũ trụ bắt đầu.

§ 5. Sử dụng tên lửa

Tên lửa được sử dụng như một phương pháp đưa vũ khí tới mục tiêu. Vì không cần phi công để điều khiển tên lửa chiến đấu nên nó có thể mang theo sức công phá lớn, bao gồm cả hạt nhân. Hệ thống định vị và dẫn đường hiện đại giúp tên lửa có độ chính xác và khả năng cơ động cao hơn.

Máy bay và khí cầu được phóng đi để nghiên cứu bầu khí quyển Trái đất có trần cao 30-40 km. Tên lửa không có trần như vậy và được sử dụng để thăm dò các tầng trên của khí quyển, chủ yếu là tầng trung lưu và tầng điện ly.

Tên lửa cho đến nay là phương tiện duy nhất có khả năng phóng tàu vũ trụ vào không gian.

Các tên lửa được sử dụng cho nhu cầu du hành vũ trụ được gọi là phương tiện phóng vì chúng mang theo trọng tải. Thông thường, tên lửa đạn đạo nhiều tầng được sử dụng làm phương tiện phóng. Phương tiện phóng phóng từ Trái đất, hoặc trong trường hợp chuyến bay dài, từ quỹ đạo của một vệ tinh nhân tạo của Trái đất.

Có những người đam mê mô hình tên lửa, sở thích của họ là chế tạo và phóng tên lửa mô hình. Tên lửa cũng được sử dụng trong các màn bắn pháo hoa nghiệp dư và chuyên nghiệp.

Tên lửa hydrogen peroxide được sử dụng trong túi phản lực và tên lửa cũng được sử dụng làm động cơ đẩy trong xe tên lửa. Xe tên lửa giữ kỷ lục cuộc đua tăng tốc nhanh nhất.

Chương 4. Phương trình Meshchersky § 1. Ivan Vsevolodovich Meshchersky

van Vsevolodovich Meshchersky (1859-1935) - nhà khoa học người Nga, người sáng lập cơ học về các vật thể có khối lượng thay đổi.

Sinh ra ở thành phố Arkhangelsk trong một gia đình nghèo. Năm 1878, ông vào khoa toán của Khoa Vật lý và Toán học của Đại học St. Petersburg. Đây là thời kỳ hoàng kim của trường toán St. Petersburg do P. L. Chebyshev thành lập. Tại đây, Meshchersky lắng nghe một cách thích thú các bài giảng của cả Chebyshev và các giáo sư nổi tiếng lúc bấy giờ là A. N. Korkin (1837-1908), K. A. Posse (1847-1928) và nhiều người khác.

Trong những năm sinh viên của mình, Meshchersky đặc biệt quan tâm đến cơ học. Năm 1882, ông tốt nghiệp đại học và chuẩn bị cho chức giáo sư. Kể từ thời điểm này, hơn nửa thế kỷ hoạt động khoa học và sư phạm của ông bắt đầu. Năm 1891, ông nhận được chức vụ trưởng khoa cơ khí tại Khóa học dành cho phụ nữ cao cấp ở St. Petersburg, ông giữ chức vụ này cho đến năm 1919, tức là cho đến khi các khóa học này sáp nhập với trường đại học. Năm 1897, Meshchersky bảo vệ thành công luận án của mình tại Đại học St. Petersburg về chủ đề “Động lực học của một điểm có khối lượng thay đổi” mà ông đã nộp để nhận bằng thạc sĩ toán ứng dụng.

Năm 1902, ông được mời làm trưởng khoa tại Học viện Bách khoa St. Petersburg. Tại đây, cho đến cuối đời, công việc khoa học và sư phạm chính của ông đã diễn ra. I. V. Meshchersky đã giảng dạy tại Đại học St. Petersburg trong 25 năm và tại Viện Bách khoa trong 33 năm. Trong nhiều năm, ông đã đào tạo hàng nghìn chuyên gia. Nhiều người nghe ông đã trở thành những nhà khoa học lỗi lạc (học giả A. N. Krylov, giáo sư G. V. Kolosov, v.v.).

Vì những thành tựu xuất sắc trong lĩnh vực khoa học, I. V. Meshchersky đã được trao tặng danh hiệu Công nhân khoa học được vinh danh vào năm 1928. Một miệng núi lửa trên Mặt Trăng được đặt theo tên ông.

§ 2. Xung lực

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. Điều này có thể dễ dàng giải thích từ định luật bảo toàn động lượng, trong đó phát biểu rằng tổng hình học (tức là vectơ) của động lượng của các vật thể tạo nên một hệ kín không đổi đối với bất kỳ chuyển động và tương tác nào của các vật thể trong hệ.

§ 3. Phương trình Meshchersky

Khóa học về cơ học lý thuyết của ông được biết đến rộng rãi, đặc biệt là “Tuyển tập các bài toán về cơ học lý thuyết” (1914), trải qua 36 lần xuất bản và được chấp nhận làm sách giáo khoa cho các cơ sở giáo dục đại học không chỉ ở Liên Xô mà còn ở một số nước. của nước ngoài. Bộ sưu tập của Meshchersky cũng như công trình “Dạy cơ học và sưu tập cơ khí ở một số cơ sở giáo dục đại học ở Ý, Pháp, Thụy Sĩ và Đức” (1895), đã góp phần rất lớn trong việc nâng cao trình độ khoa học và sư phạm của việc giảng dạy cơ học ở các cơ sở giáo dục đại học ở Nga. .

Trong tác phẩm xuất sắc thứ hai của Meshchersky, “Các phương trình chuyển động của một điểm có khối lượng thay đổi trong trường hợp tổng quát” (1904), lý thuyết của ông đã có được cách diễn đạt cuối cùng và cực kỳ tao nhã. Tại đây, ông thiết lập và khám phá phương trình chuyển động tổng quát của một điểm, khối lượng của điểm đó thay đổi do quá trình gắn và tách đồng thời các hạt vật chất. Phương trình này được gọi là phương trình Meshchersky.

Ivan Vsevolodovich Meshchersky vào năm 1904 đã thu được phương trình cho các vật có khối lượng thay đổi.

Ở đây m là khối lượng hiện tại của tên lửa, a là khối lượng tiêu thụ mỗi giây, V là tốc độ của dòng khí (tức là tốc độ của dòng khí so với tên lửa), F là ngoại lực tác dụng lên tên lửa.

Chương 5. Konstantin Eduardovich Tsiolkovsky. Công thức Tsiolkovsky § 1. Konstantin Eduardovich Tsiolkovsky

N và không một nhà khoa học nào, không một nhà văn khoa học viễn tưởng nào trong nhiều thế kỷ có thể kể tên phương tiện duy nhất mà một người có thể sử dụng để vượt qua lực hấp dẫn và bay vào không gian. Điều này đã được thực hiện bởi nhà khoa học người Nga Konstantin Eduardovich Tsiolkovsky (1857-1935). 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.

Konstantin Eduardovich Tsiolkovsky (5 (17) tháng 9 năm 1857, Izhevskoye, tỉnh Ryazan, Đế quốc Nga - 19 tháng 9 năm 1935, Kaluga, Liên Xô) - nhà khoa học, nhà nghiên cứu, giáo viên trường học tự học người Nga và Liên Xô. Người sáng lập ngành du hành vũ trụ hiện đại. Ông đã chứng minh việc rút ra phương trình động cơ phản lực và đưa ra kết luận về sự cần thiết phải sử dụng “tàu tên lửa” - nguyên mẫu của tên lửa nhiều tầng. Tác giả của các công trình về khí động học, hàng không và các ngành khoa học khác.

Đại diện của chủ nghĩa vũ trụ Nga, thành viên của Hiệp hội những người yêu thích nghiên cứu thế giới Nga. Tác giả của các tác phẩm khoa học viễn tưởng, người ủng hộ và tuyên truyền các ý tưởng khám phá không gian. Tsiolkovsky đề xuất đưa người vào không gian vũ trụ bằng cách sử dụng các trạm quỹ đạo, đưa ra ý tưởng về thang máy không gian và thủy phi cơ. Ông tin rằng sự phát triển của sự sống trên một trong các hành tinh của Vũ trụ sẽ đạt đến sức mạnh và sự hoàn hảo đến mức điều này có thể giúp vượt qua lực hấp dẫn và lan truyền sự sống khắp Vũ trụ.

K. E. Tsiolkovsky tuyên bố rằng ông phát triển lý thuyết về khoa học tên lửa chỉ như một ứng dụng cho nghiên cứu triết học của mình. Ông đã viết hơn 400 tác phẩm, hầu hết trong số đó ít được độc giả phổ thông biết đến.

§ 2. Công thức Tsiolkovsky

Công thức Tsiolkovsky xác định tốc độ mà máy bay phát triển dưới tác động của lực đẩy của động cơ tên lửa, lực đẩy không đổi về hướng, trong trường hợp không có tất cả các lực khác. Tốc độ này được gọi là tốc độ đặc trưng.

K. E. Tsiolkovsky đã đưa ra một công thức cho phép người ta tính toán tốc độ tối đa mà tên lửa có thể phát triển.

Tốc độ tối đa có thể đạt được phụ thuộc chủ yếu vào tốc độ dòng khí từ vòi phun, do đó phụ thuộc chủ yếu vào loại nhiên liệu và nhiệt độ của tia khí. Nhiệt độ càng cao thì tốc độ càng lớn. Điều này có nghĩa là đối với tên lửa, bạn cần chọn loại nhiên liệu có hàm lượng calo cao nhất, cung cấp lượng nhiệt lớn nhất. Tỷ số giữa khối lượng nhiên liệu và khối lượng tên lửa khi kết thúc hoạt động của động cơ (về cơ bản là với trọng lượng của tên lửa rỗng) được gọi là số Tsiolkovsky.

Kết luận chính là trong không gian không có không khí, tên lửa sẽ phát triển tốc độ cao hơn, tốc độ thoát khí càng cao và số Tsiolkovsky càng cao.

Được phát triển vào cuối thế kỷ 19, công thức của Tsiolkovsky vẫn là một phần quan trọng của bộ máy toán học được sử dụng trong thiết kế tên lửa, đặc biệt là trong việc xác định các đặc tính khối lượng chính của chúng.

Chương 6. Jetpack

R
jetpack - một chiếc máy bay cá nhân đeo sau lưng, cho phép một người bay lên không trung bằng lực đẩy phản lực. Lực đẩy được tạo ra do dòng phản lực được động cơ phát ra theo phương thẳng đứng hướng xuống dưới.

Gói tên lửa có thiết kế rất đơn giản, đó là lý do tại sao chúng trở nên phổ biến. Gói tên lửa cổ điển do Wendell Moore thiết kế có thể được chế tạo tại xưởng tư nhân, mặc dù điều này đòi hỏi phải được đào tạo kỹ thuật tốt và kỹ năng gia công kim loại ở trình độ cao. Nhược điểm chính của gói tên lửa là thời gian bay ngắn (tối đa 30 giây) và mức tiêu thụ nhiên liệu khan hiếm cao - hydro peroxide. Những trường hợp này giới hạn phạm vi sử dụng các gói tên lửa trong các chuyến bay trình diễn công cộng rất ngoạn mục. Các chuyến bay trên gói tên lửa luôn thu hút sự chú ý của khán giả và thành công tốt đẹp. Ví dụ, chuyến bay như vậy đã được sắp xếp trong lễ khai mạc Thế vận hội Mùa hè 1984 ở Los Angeles, Hoa Kỳ.

Ngay cả trong Thế chiến thứ hai, Đức đã sử dụng rộng rãi động cơ chạy bằng hydrogen peroxide: trong ngư lôi, tàu ngầm, máy bay và tên lửa. Ví dụ, máy bay chiến đấu đánh chặn Me-163 có động cơ tên lửa lỏng, được cung cấp 80% hydro peroxide và chất xúc tác lỏng (dung dịch kali permanganat hoặc hỗn hợp metanol, hydrazine hydrat và nước). Trong buồng đốt, hydrogen peroxide phân hủy tạo thành một khối lượng lớn hỗn hợp hơi-khí quá nhiệt, tạo ra lực đẩy phản lực cực mạnh. Máy bay sản xuất có tốc độ lên tới 960 km/h, có thể đạt độ cao 12.000 mét trong 3 phút, với thời gian bay lên tới 8 phút. Hydrogen peroxide cũng được sử dụng trong tên lửa V-2, nhưng làm nhiên liệu phụ - nó cung cấp năng lượng cho các máy bơm phản lực cung cấp nhiên liệu và chất oxy hóa cho buồng đốt của động cơ tên lửa chính.

Sau khi chiến tranh kết thúc, công nghệ tên lửa của Đức cùng với nhà thiết kế nổi tiếng Wernher von Braun đã đến Hoa Kỳ. Một trong những kỹ sư người Mỹ từng làm việc với Brown, Thomas Moore, đã nghĩ ra một chiếc máy bay tùy chỉnh mà ông gọi là “áo phản lực”. “Áo phản lực” chạy bằng hydrogen peroxide. Một chiếc "áo phản lực" đã được sản xuất và trong quá trình thử nghiệm trên băng ghế, nó có thể nâng phi công lên trên mặt đất trong vài giây.

Tuy nhiên, “chiếc áo vest” của Moore lại có hệ thống điều khiển vô cùng bất tiện. Trên ngực của phi công có một hộp để cáp đi đến bộ điều chỉnh lực đẩy và hai vòi điều khiển của ba lô. Hộp có tay lái ở bên phải và bên trái: tay quay bên phải điều khiển lực đẩy, bên trái là hai tay lái đồng trục điều khiển vòi phun trái và phải. Mỗi vòi có thể nghiêng về phía trước hoặc phía sau. Nếu cần quay sang một bên, phi công sẽ quay một trong các tay quay, làm chệch hướng một vòi phun. Để bay tới hoặc lùi, phi công phải quay cả hai tay quay cùng một lúc. Đây là những gì nó trông giống như trên lý thuyết. Chiếc "Jet Vest" của Thomas Moore không bao giờ có thể thực hiện một chuyến bay độc lập, Quân đội ngừng tài trợ và công việc bị cắt giảm.

Năm 1958, Harry Burdett và Alexander Bohr, các kỹ sư tại Thiokol, đã tạo ra một “đai nhảy” mà họ đặt tên là “Grasshopper”. Lực đẩy được tạo ra bởi nitơ nén áp suất cao. Hai vòi phun nhỏ hướng thẳng đứng xuống dưới được gắn vào “đai lưng”. Người đeo “đai” có thể mở van, giải phóng nitơ nén từ xi lanh qua các vòi phun, đồng thời ném nó lên độ cao tới 7 mét. Nghiêng người về phía trước, có thể chạy với tốc độ 45-50 km/h nhờ lực kéo do “đai nhảy” tạo ra. Sau đó Burdette và Bohr thử dùng hydrogen peroxide. “Đai nhảy” đã được quân đội trình diễn nhưng không có kinh phí và vấn đề một lần nữa không vượt ra ngoài các thí nghiệm thử nghiệm.

Trong những năm gần đây, gói tên lửa đã trở nên phổ biến đối với những người đam mê chế tạo tên lửa của riêng mình. Thiết kế của chiếc ba lô khá đơn giản, nhưng bí mật của một chiếc ba lô phù hợp cho chuyến bay nằm ở hai bộ phận chính: bộ tạo khí và van điều khiển lực đẩy. Đó là những điều mà Wendell Moore từng nhớ đến trong suốt những thử thách kéo dài.

Sự phổ biến của ba lô cũng bị cản trở do tình trạng thiếu hydrogen peroxide đậm đặc, chất không còn được sản xuất bởi các công ty hóa chất lớn. Các nhà khoa học tên lửa nghiệp dư xây dựng hệ thống lắp đặt của riêng họ để sản xuất nó bằng phương pháp điện phân.

N
và ngày nay trên thế giới không có quá 5 gói tên lửa bay thành công. Trong bốn mươi năm lẻ kể từ chuyến bay đầu tiên của Harold Graham, chỉ có 11 người (bao gồm cả anh) bay tự do trên một chiếc ba lô (không có dây nịt). Người nổi tiếng nhất trong số họ, như đã đề cập, là Bill Sutor, người từng sống cạnh Wendell Moore và đã xin cơ hội bay trên chiếc ba lô mà Moore mang về nhà trong cốp xe của mình. Người Mỹ đã tăng thời gian bay bằng jetpack lên 4 lần.

Chương 7. Sự thật thú vị

Những người sáng tạo ra các bộ phim hoạt hình đã tìm ra những ứng dụng thú vị cho động cơ phản lực. Nhờ chuyển động phản ứng, hình ảnh động ngoạn mục đã được tạo ra. Dưới đây là một số hình ảnh tĩnh từ phim hoạt hình:




Phần kết luận

Sau khi hoàn thành công việc, tôi đã nghiên cứu các nguyên lý của động cơ phản lực và tìm thấy thông tin về chủ đề này. Ngoài ra, tôi còn mở rộng kiến ​​thức về vật lý. Tôi từng nghĩ rằng động cơ phản lực chỉ được sử dụng để chế tạo tên lửa, nhưng bây giờ tôi biết rằng nó được sử dụng trong chế tạo máy bay, pháo hoa và thậm chí cả trong các gói tên lửa cho phép bạn bay lơ lửng trên mặt đất và thực hiện nhiều thủ thuật khác nhau. Có thể nói rằng động cơ phản lực đã cách mạng hóa ngành hàng không và không thể đánh giá quá cao tầm quan trọng của nó. Máy bay vận chuyển hàng nghìn người trong thời gian tối thiểu và các phi hành gia sử dụng tên lửa để khám phá các hành tinh khác. Ngoài ra, chuyển động phản lực cũng được tìm thấy trong thiên nhiên sống.

Văn học

    Bilimovich B.F. "Câu đố vật lý"

    Deryabin V. M. Định luật bảo toàn trong vật lý. – M.: Giáo dục, 1982.

    Gelfer Ya. M. Định luật bảo toàn. – M.: Nauka, 1967.

    Thân K. Thế giới không có hình tướng. – M.: Mir, 1976.

    Bách khoa toàn thư dành cho trẻ em. – M.: Nhà xuất bản Viện Hàn lâm Khoa học Liên Xô, 1959.

    Kupov A., Vinogradov A. “Động cơ phản lực trong tự nhiên và công nghệ”

    Bách khoa toàn thư vĩ đại của Nga, 1999 trang 456,476-477

    Bách khoa toàn thư Internet "Wikipedia"