Wissenswertes zum Thema Jetantrieb. Wie sich der Tintenfisch bewegt. Reaktive Art, Quallen zu bewegen

Gemeindebudget Bildungseinrichtung Sychevskaya Durchschnitt allgemein bildende Schule №1

Kreatives Projekt

in der Nominierung

"Technische Wissenschaft"

zum Thema " Strahlantrieb»

Designer: Schülerin der Klasse 9 "A" Savinova Anna

Betreuer: Physiklehrer

Gulakova Irina Alexandrowna

Sychevka 2011

Kapitel 1. Definition des Strahlantriebs 5

§1. Was ist Jetantrieb 5

§ 2. Reaktive Bewegung im Tierreich 5

§ 3. Reaktive Bewegung in der Pflanzenwelt 5

Kapitel 2. Jetantrieb verwenden 7

§1. Flugzeuge 7

§2. Sprinkler 7

§3. Schläuche 7

§4. Feuerwerk 8

§5. Katjuscha-Granaten und -Raketen 8

§6. Weltraumraketen 9

Kapitel 3. Raketen 10

§ 1. Das Funktionsprinzip der Rakete 10

§ 2. Das Gerät der Rakete 10

§ 3. Geschichte der Erfindung von Raketen 11

§ 4. Rakete als Transportmittel 12

§ 5. Einsatz von Flugkörpern 12

Kapitel 4. Meshcherskys Gleichung 14

§ 1. Ivan Vsevolodovich Meshchersky 14

§ 2. Impuls 14

§ 3. Meshcherskys Gleichung 15

Kapitel 5. Konstantin Eduardovich Tsiolkovsky. Tsiolkovskys Formel 16

§ 1. Konstantin Eduardovich Tsiolkovsky 16

§ 2. Tsiolkovskys Formel 16

Kapitel 6. Jetpacks 18

Kapitel 7. Interessante Tatsache 20

Fazit 21

Literatur 22

Ziele und Ziele

Lernen Sie die Grundprinzipien des Düsenantriebs

Finden Sie Informationen über die meisten interessante Wege Strahlantrieb

Vertiefung und Erweiterung der im Unterricht erworbenen Kenntnisse, Steigerung des Interesses an Physik

Bildung eines wissenschaftlichen Weltbildes

Entwicklung der Fähigkeit, sich neues Wissen mit Hilfe von gedruckten Quellen und dem Internet anzueignen

Einführung

Der Mensch wollte schon immer fliegen lernen. Kürzlich wurde sein Traum wahr - ein Flugzeug wurde gebaut. Aber der Mensch entwickelt sich, und seine Träume entwickeln sich. Statt Wolken wollte der Mann zu den Sternen aufsteigen. Dieser Traum ist nur durch die Existenz von Düsenantrieben in der Natur realisierbar.

Seit vielen Jahrhunderten träumt die Menschheit von der Raumfahrt. Science-Fiction-Autoren haben eine Vielzahl von Mitteln angeboten, um dieses Ziel zu erreichen. Der Düsenantrieb half Designern und Ingenieuren beim Bau einer Rakete. Das Studium des Düsenantriebs ist wichtig für den Fortschritt der Wissenschaft.

Kapitel 1. Definition des Strahlantriebs §1. Was ist Strahlantrieb?

Reaktive Bewegung ist die Bewegung eines Körpers, die auftritt, wenn sich ein Teil davon mit beliebiger Geschwindigkeit löst, wodurch der Körper selbst einen entgegengesetzt gerichteten Impuls erhält

§ 2. Reaktive Bewegung im Tierreich

R
Die inaktive Bewegung, die heute in Flugzeugen, Raketen und Weltraumgeschossen verwendet wird, ist charakteristisch für Kraken, Tintenfische, Tintenfische, Quallen - alle nutzen ausnahmslos die Reaktion (Rückstoß) des geschleuderten Wasserstrahls zum Schwimmen.

Der Tintenfisch ist der größte wirbellose Bewohner der Meerestiefen. Es bewegt sich nach dem Prinzip des Strahlantriebs, nimmt Wasser auf und schiebt es dann mit enormer Kraft durch ein spezielles Loch - "Trichter", und bewegt sich mit hoher Geschwindigkeit (ca. 70 km / h) ruckartig rückwärts. In diesem Fall versammeln sich alle zehn Tentakel des Tintenfisches zu einem Knoten über dem Kopf und er nimmt eine stromlinienförmige Form an.

Ingenieure haben bereits einen Motor entwickelt, der dem eines Tintenfisches ähnelt. Es wird Wasserwerfer genannt. Darin wird Wasser in die Kammer gesaugt. Und dann durch die Düse herausgeschleudert; das Schiff bewegt sich entgegen der Strahlausstoßrichtung. Das Wasser wird mit einem herkömmlichen Benzin- oder Dieselmotor angesaugt.

Salpa ist ein Meerestier mit einem durchsichtigen Körper. Wenn es sich bewegt, erhält es Wasser durch die vordere Öffnung, und das Wasser tritt in einen weiten Hohlraum ein, in dem die Kiemen diagonal gestreckt sind. Sobald das Tier einen großen Schluck Wasser trinkt, schließt sich das Loch. Dann ziehen sich die Längs- und Quermuskeln der Salpa zusammen, der ganze Körper zieht sich zusammen und Wasser wird durch die hintere Öffnung herausgedrückt. Die Reaktion des fließenden Strahls drückt die Salpa nach vorne

§ 3. Reaktive Bewegung in der Pflanzenwelt

Beispiele für Strahlantriebe finden sich auch in der Pflanzenwelt.

V südliche Länder(und an der Schwarzmeerküste) gibt es eine Pflanze namens "wahnsinnige Gurke". Man muss nur die reife Frucht, ähnlich einer Gurke, leicht berühren, während sie vom Stiel abprallt, und durch das aus der Frucht geformte Loch fliegt eine Flüssigkeit mit Samen mit einer Fontäne mit einer Geschwindigkeit von bis zu 10 m / s heraus .

Die Gurken selbst fliegen in die entgegengesetzte Richtung davon. Eine verrückte Gurke (sonst wird sie "Damenpistole" genannt) schießt mehr als 12 m.

Kapitel 2. Verwendung des Düsenantriebs §1. Flugzeug

MIT
Amolet (auch bekannt als Flugzeug) ist ein Flugzeug (LA), das schwerer als Luft ist, um mit Hilfe von Motoren und einem relativ zu anderen Teilen des Flugzeugs befestigten Flügel in der Atmosphäre zu fliegen.

Die ersten Versuche, ein Flugzeug zu bauen, wurden bereits im 19. Jahrhundert unternommen. Das erste gebaute Flugzeug Lebensgröße im Jahr 1882 und patentiert, ist das Flugzeug von Mozhaisky A.F. Darüber hinaus Flugzeuge mit Dampfmaschinen gebaut von Ader und Maxim. Keine dieser Strukturen konnte jedoch abheben. Gründe dafür waren: zu hohes Abfluggewicht und geringe spezifische Leistung der Triebwerke - (Dampfmaschinen), fehlende Flug- und Kontrolltheorie, Festigkeitstheorie und aerodynamische Berechnungen. In dieser Hinsicht wurden die Flugzeuge trotz der Ingenieurserfahrung vieler Luftfahrtpioniere "zufällig", "nach Augenmaß" gebaut.

Die ersten Erfolge der russischen Luftfahrt gehen auf das Jahr 1910 zurück. Am 4. Juni flog ein Professor des Kiewer Polytechnischen Instituts, Prinz Alexander Kudashev, mehrere Dutzend Meter in einem Doppeldecker seines eigenen Designs.

Am 16. Juni hob der junge Kiewer Flugzeugkonstrukteur Igor Sikorsky erstmals sein Flugzeug in die Luft, und drei Tage später flog das Flugzeug des Ingenieurs Yakov Gakkel einen Doppeldecker mit Rumpf (Bimonoplane), ein für die damalige Zeit ungewöhnliches Schema.

§2. Sprinkleranlagen

D
Sprinklermaschinen und -anlagen werden zur Beregnung von Pflanzen eingesetzt. Je nach Flugreichweite werden Tröpfchen in Kurzstrahldüsen (5 - 8 m), Mittelstrahl (15 - 35 m) und Langstreckengeräte (40 - 80 m und mehr) unterteilt. Kurzstromdüsen haben keine beweglichen Teile und erzeugen eine fächerförmige Herdströmung. Die Bewässerung erfolgt in Bewegung mit Wasseraufnahme aus einem offenen Kanal.

§3. Schläuche

Ein Schlauch ist ein hohles Rohr, das dazu dient, Substanzen (normalerweise Flüssigkeiten) von einem Ort zum anderen zu transportieren. Schläuche werden manchmal auch als Rohre bezeichnet (Rohr bezieht sich normalerweise auf Feststoffe, während Schläuche normalerweise flexibel sind). Typischerweise hat der Schlauch die Form eines Zylinders (Ring im Querschnitt).

Der Wert des Schlauches ist kaum zu überschätzen moderne Welt, es wird unter Wasser und im Weltraum verwendet, die Verwendungsmöglichkeiten sind so vielfältig, dass sie den größten Teil des menschlichen Lebens abdecken.

§4. Feuerwerk

F
euerwerk (deutsch Feuerwerk, von Feuer - Feuer und Werk - Geschäft, Arbeit) - dekorative Lichter in verschiedenen Farben und Formen, erhalten durch brennende pyrotechnische Kompositionen.

Schon in der Antike legten sie großen Wert auf Feuer. Es wurde sowohl als Kommunikationsmittel, als Warnung vor Gefahren als auch zur Gestaltung verschiedener Rituale und heiliger Riten verwendet. Viele Völker haben Traditionen im Zusammenhang mit der Verwendung von Feuer (in Russland ist es Maslenitsa, der Feiertag von Ivan Kupala), Kerzen, Fackeln usw. Dies waren die Prototypen des ersten Feuerwerks.

Es gibt Spekulationen, dass die ersten Feuerwerkskörper Stücke von grünem Bambus waren, die explodierten, wenn sie in ein Feuer geworfen wurden. Mit einem explodierenden Bambus verscheuchten die Chinesen die ganzen Feiertage lang böse Geister, bis sie das Schießpulver erfanden. Auf der Suche nach dem Elixier der Unsterblichkeit mischten taoistische Gelehrte Salpeter, Holzkohle und Schwefel, was zu einem schwarzen Pulver führte, das langsam, aber sehr gleichmäßig und hell brannte.

§5. Katjuscha-Granaten und Kampfraketen

Katyusha - erschien während der Großen Vaterländischer Krieg 1941-45 inoffizieller Name für lauflose Feldraketenartilleriesysteme. Solche Installationen wurden aktiv genutzt Bewaffnete Kräfte UdSSR während des Zweiten Weltkriegs.

Kampfrakete - eine Rakete, die Waffen an ein Ziel liefert.

Gefechtsflugkörper werden konstruktionsbedingt in ballistische und Marschflugkörper sowie in gelenkte und ungelenkte Flugkörper unterteilt.

Je nach Art der zu lösenden Aufgaben werden Kampfraketen in taktische, operativ-taktische, strategische (Flugreichweite über 1000 km), U-Boot- und Flugabwehrraketen unterteilt.

§6. Weltraumraketen

Kapitel 3. Raketen

R aketa (von italienisch rocchetta - kleine Spindel) ist ein Gerät mit einem Düsentriebwerk, das Kraftstoff und ein Oxidationsmittel verwendet, das sich am Gerät selbst befindet.

Der Flug einer Rakete erfordert nicht die zwingende Anwesenheit einer Umgebungsluft- oder Gasumgebung und ist nicht nur in der Atmosphäre, sondern auch im Vakuum möglich. Das Wort Rakete bezeichnet eine breite Palette von Fluggeräten von einem festlichen Kracher bis hin zu einer Weltraumrakete.

§ 1. Das Prinzip der Rakete

Das Prinzip der Rakete ist sehr einfach. Die Rakete schleudert die Substanz (Gase) mit hoher Geschwindigkeit aus und wirkt mit großer Kraft darauf. Die ausgestoßene Substanz mit der gleichen, aber entgegengesetzt gerichteten Kraft wirkt wiederum auf die Rakete und verleiht ihr eine Beschleunigung in die entgegengesetzte Richtung. Wenn keine äußeren Kräfte vorhanden sind, ist die Rakete zusammen mit der ausgestoßenen Substanz ein geschlossenes System. Die Dynamik eines solchen Systems kann sich im Laufe der Zeit nicht ändern. Die Theorie der Bewegung von Raketen basiert auf dieser Position.

§ 2. Das Gerät der Rakete

Kopfteil ( Raumschiff, Instrumentenfach);

einen Tank mit einem Oxidationsmittel und einen Tank mit Brennstoff (zum Beispiel kann flüssiger Wasserstoff als Brennstoff und flüssiger Sauerstoff als Oxidationsmittel verwendet werden);

Pumpen, Brennstoffbrennkammer;

Düse (Verengung der Kammer, um die Geschwindigkeit des Ausströmens der Verbrennungsprodukte zu erhöhen)

Eine mehrstufige Rakete ist ein Flugzeug, das aus zwei oder mehr mechanisch verbundenen Raketen, sogenannten Stufen, besteht, die sich im Flug trennen. Eine mehrstufige Rakete kann eine höhere Geschwindigkeit als jede ihrer Stufen separat erreichen.

Zum ersten Mal wurde die Idee, mehrstufige Raketen zu verwenden, 1914 von dem amerikanischen Ingenieur Robert Goddard vorgebracht und ein Patent für die Erfindung erhalten. 1929 K. E. Tsiolkovsky veröffentlichte sein neues Buch mit dem Titel Space Rocket Trains. Mit diesem Begriff bezeichnete K. Tsiolkovsky Verbundraketen oder besser gesagt eine Anordnung von Raketen, die am Boden, dann in der Luft und schließlich im Weltraum abheben. Ein Zug, der beispielsweise aus 5 Raketen besteht, wird zuerst von der ersten, der Kopfrakete, abgefeuert; über die Verwendung seines Kraftstoffs von ihm hängt sie aus und wird zu Boden geworfen. Auf die gleiche Weise beginnt die zweite zu arbeiten, dann die dritte, die vierte und schließlich die fünfte, deren Geschwindigkeit zu diesem Zeitpunkt hoch genug sein wird, um in den interplanetaren Raum mitgenommen zu werden. Die Arbeitsfolge der Kopfrakete wird durch den Wunsch verursacht, die Materialien der Rakete nicht unter Druck, sondern unter Spannung arbeiten zu lassen, was die Struktur leichter macht. Laut Tsiolkovsky beträgt die Länge jeder Rakete 30 Meter. Durchmesser - 3 Meter. Die Gase aus den Düsen werden indirekt in Richtung der Achse der Flugkörper ausgestoßen, um keinen Druck auf die nächsten Flugkörper auszuüben. Die Länge der Startstrecke am Boden beträgt mehrere hundert Kilometer.

Trotz der Tatsache, dass die Raketentechnik in technischen Details in vielerlei Hinsicht anders verlaufen ist (moderne Raketen zum Beispiel "streuen" nicht über den Boden, sondern heben vertikal ab, und die Operationsreihenfolge der Stufen eines modernen Rakete ist das Gegenteil, in Bezug auf die, von der Tsiolkovsky sprach), bleibt die Idee einer mehrstufigen Rakete bis heute relevant.

1935 schrieb Tsiolkovsky das Werk "Die höchste Geschwindigkeit einer Rakete", in dem er argumentierte, dass es mit dem damaligen Stand der Technik möglich war, die erste Weltraumgeschwindigkeit (auf der Erde) nur mit Hilfe einer mehrstufigen Rakete. Diese Aussage gilt bis heute: Alle modernen Raumfahrzeugträger sind mehrstufig.

§ 3. Geschichte der Erfindung von Raketen

Seit vielen Jahrhunderten träumt die Menschheit von der Raumfahrt. Science-Fiction-Autoren haben eine Vielzahl von Mitteln angeboten, um dieses Ziel zu erreichen. Im 17. Jahrhundert erschien die Geschichte des französischen Schriftstellers Cyrano de Bergerac über den Flug zum Mond. Der Held dieser Geschichte erreichte den Mond in einem eisernen Karren, über den er ständig einen starken Magneten schleuderte. Der Wagen zog auf ihn zu und stieg immer höher über die Erde, bis er den Mond erreichte. Und Baron Münchhausen sagte, er sei auf einem Bohnenstängel zum Mond geklettert.

Die meisten Historiker datieren die Ursprünge der Raketen in die Zeit der chinesischen Han-Dynastie (206 v. Die durch die Explosion der Pulverladung erzeugte Kraft reichte aus, um verschiedene Gegenstände zu bewegen. Später fand dieses Prinzip Anwendung bei der Herstellung der ersten Kanonen und Musketen. Die Projektile von Pulverwaffen konnten über weite Strecken fliegen, aber sie waren keine Raketen, da sie keine eigenen Treibstoffreserven hatten. Dennoch war es die Erfindung des Schießpulvers, die zur Hauptvoraussetzung für die Entstehung echter Raketen wurde. Beschreibungen von fliegenden "Feuerpfeilen", die von den Chinesen verwendet wurden, zeigen, dass diese Pfeile Raketen waren. An ihnen war eine Tube aus verdichtetem Papier befestigt, die nur am hinteren Ende offen und mit einer brennbaren Masse gefüllt war. Diese Ladung wurde gezündet und dann wurde der Pfeil mit einem Bogen abgefeuert. Solche Pfeile wurden in einer Reihe von Fällen bei der Belagerung von Festungen gegen Schiffe und Kavallerie verwendet.

Nach dem Zeugnis des antiken römischen Schriftstellers Aulus Gellius (lat. Aulus Gellius) wurde bereits vor mehr als 2000 Jahren, also bereits 400 v. Chr., eines der ersten Strahlgeräte eingesetzt. B. von dem griechischen pythagoreischen Philosophen Archytus von Tarent, der vor den Augen der erstaunten Einwohner seiner Stadt eine Holztaube mit Hilfe von Dampf am Draht entlangbewegte. Archytas Tarentsky nutzte das Aktions-Reaktions-Prinzip, das erst im 17. Jahrhundert wissenschaftlich beschrieben wurde.

Es ist bekannt, dass ab dem 16.-17. Jahrhundert Raketen von den Zaporozhye-Kosaken verwendet wurden. Im 17. Jahrhundert beschrieb der belarussische Militäringenieur Kasimir Semenowitsch eine mehrstufige Rakete.

§ 4. Rakete als Transportmittel

Kibalchich entwickelte wenige Tage vor der Hinrichtung den Originalentwurf eines raumflugtauglichen Flugzeugs und übergab dem Anwalt kein Gnadengesuch oder eine Beschwerde, sondern das "Aeronautical Device Project". Er schrieb über seine Apparatur: „Wenn die Flasche mit dem geschlossenen Boden nach oben gestellt wird, sollte die Flasche bei einem bekannten Gasdruck nach oben steigen. Kibalchich wurde 1881 hingerichtet, und erst 1918 wurde der Umschlag mit seinem Projekt den Wissenschaftlern zugänglich. Sein Apparat sollte mit komprimiertem Schießpulver betrieben werden.

1957 wurde in der UdSSR unter der Führung von Sergei Korolev die weltweit erste ballistische Interkontinentalrakete R-7 als Mittel zur Lieferung von Atomwaffen entwickelt, mit der im selben Jahr der erste künstliche Erdsatellit der Welt gestartet wurde. So begann der Einsatz von Raketen für Weltraumflüge.

§ 5. Einsatz von Raketen

Raketen werden verwendet, um Waffen an ein Ziel zu liefern. Da kein Pilot benötigt wird, um eine Kampfrakete zu steuern, kann sie Ladungen von großer Zerstörungskraft tragen, einschließlich nuklearer. Moderne Systeme Zielsuche und Navigation verleihen Raketen mehr Genauigkeit und Manövrierfähigkeit.

Flugzeuge und Luftballons gestartet, um die Erdatmosphäre zu studieren, haben eine Höhenobergrenze von 30-40 Kilometern. Raketen haben keine solche Decke und werden zum Sondieren verwendet obere Schichten Atmosphäre, hauptsächlich Mesosphäre und Ionosphäre.

Die Rakete ist immer noch das einzige Fahrzeug, das in der Lage ist, ein Raumfahrzeug in den Weltraum zu bringen.

Die für die Raumfahrt verwendeten Raketen werden Trägerraketen genannt, da sie eine Nutzlast tragen. Am häufigsten werden mehrstufige ballistische Raketen als Trägerraketen verwendet. Die Trägerrakete erfolgt von der Erde oder bei einem langen Flug aus der Umlaufbahn eines künstlichen Erdsatelliten.

Es gibt Leute, die Raketensport mögen, deren Hobby es ist, Raketenmodelle zu bauen und zu starten. Raketen werden auch in Amateur- und Profifeuerwerken verwendet.

Wasserstoffperoxid-Raketen werden in Jetpacks verwendet, und Raketen werden auch als Antriebe in Raketenautos verwendet. Rocket Cars halten den Rekord für Rennen mit maximaler Beschleunigung.

Kapitel 4. Meshcherskys Gleichung § 1. Ivan Vsevolodovich Meshchersky

UND van Vsevolodovich Meshchersky (1859-1935) - russischer Wissenschaftler, Begründer der Mechanik von Körpern variabler Masse.

Geboren in der Stadt Archangelsk in eine arme Familie. 1878 trat er in die Fakultät für Mathematik der Fakultät für Physik und Mathematik der Universität St. Petersburg ein. Dies war die Blütezeit der von P. L. Chebyshev gegründeten Petersburger mathematischen Schule. Hier lauschte Meshchersky mit Interesse den Vorträgen sowohl von Tschebyschew selbst als auch der bekannten Professoren A. N. Korkin (1837-1908), K. A. Posse (1847-1928) und vieler anderer.

Während seiner Studienzeit studierte Meshchersky mit besonderem Interesse Mechanik. 1882 graduierte er an der Universität und musste sich auf eine Professur vorbereiten. Seit dieser Zeit beginnt seine über ein halbes Jahrhundert wissenschaftliche und pädagogische Tätigkeit. 1891 erhielt er die Abteilung für Mechanik an den St. Petersburger Höheren Frauenkursen, die er bis 1919 innehatte, dh bis zum Zusammenschluss dieser Studiengänge mit der Universität. 1897 verteidigte Meshchersky erfolgreich seine Dissertation zum Thema "Dynamik eines Punktes variabler Masse" an der Universität St. Petersburg, die ihm für einen Master in angewandter Mathematik vorgelegt wurde.

1902 wurde er als Leiter der Abteilung an das Polytechnische Institut in St. Petersburg berufen. Hier verlief bis zu seinem Lebensende seine wissenschaftliche und pädagogische Hauptarbeit. I.V. Meshchersky für 25 Jahre geführt pädagogische Arbeit an der Universität St. Petersburg und 33 Jahre am Polytechnischen Institut. Im Laufe der Jahre hat er Tausende von Spezialisten ausgebildet. Viele seiner Studenten wurden prominente Wissenschaftler (Akademiker A. N. Krylov, Professor G. V. Kolosov und andere).

Für herausragende Verdienste um die Wissenschaft wurde I.V. Meshchersky 1928 der Titel eines Verdienten Wissenschaftlers verliehen. Ein Krater auf dem Mond ist nach ihm benannt.

§ 2. Impuls

Jeder weiß, dass ein Schuss aus einer Waffe von einem Rückstoß begleitet wird. Wenn das Gewicht der Kugel dem Gewicht der Waffe entspräche, würden sie mit der gleichen Geschwindigkeit fliegen. Der Rückstoß tritt auf, weil die zurückgewiesene Gasmasse eine Reaktionskraft erzeugt, dank der die Bewegung sowohl in der Luft als auch im luftlosen Raum sichergestellt werden kann. Und je größer die Masse und Geschwindigkeit der ausströmenden Gase, desto große Stärke Rückstoß wird von unserer Schulter gespürt, je stärker die Reaktion der Waffe, desto größer die Reaktionskraft. Dies lässt sich leicht aus dem Impulserhaltungssatz erklären, der besagt, dass die geometrische (d. h. vektorielle) Summe der Impulse der Körper, die ein geschlossenes System bilden, für alle Bewegungen und Wechselwirkungen der Körper des Systems konstant bleibt.

§ 3. Die Meshchersky-Gleichung

Sein Lehrgang in theoretischer Mechanik ist weithin bekannt, insbesondere seine Sammlung von Problemen der theoretischen Mechanik (1914), die 36 Auflagen durchlief und als Studienführer für Hochschulen nicht nur in der UdSSR, sondern auch in einer Reihe von Ausland... Die Sammlung von Meshchersky, wie sein Werk "Teaching Mechanics and Mechanical Collections in Some Higher" Bildungsinstitutionen Italien, Frankreich, die Schweiz und Deutschland “(1895) trugen zum Anstieg des wissenschaftlichen und pädagogischen Niveaus des Lehrens von Mechanik an den Hochschulen Russlands bei.

In der zweiten herausragenden Arbeit von Meshchersky, "Bewegungsgleichungen eines Punktes variabler Masse im allgemeinen Fall" (1904), erhielt seine Theorie einen letzten und äußerst eleganten Ausdruck. Hier setzt er und untersucht allgemeine Gleichung Bewegung eines Punktes, dessen Masse sich durch den gleichzeitigen Vorgang des Anhaftens und Trennens von Materialteilchen ändert. Diese Gleichung ist als Meshchersky-Gleichung bekannt.

Ivan Vsevolodovich Meshchersky stellte 1904 eine Gleichung für Körper variabler Masse auf.

Dabei ist m die aktuelle Masse der Rakete, a der jede zweite Massenverbrauch, V die Geschwindigkeit des Gasstrahls (dh die Geschwindigkeit des Ausströmens von Gasen relativ zur Rakete), F sind die äußeren Kräfte, die auf die Rakete.

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

h und ein Wissenschaftler, seit vielen Jahrhunderten kein einziger Science-Fiction-Autor, konnte das einzige Mittel nennen, das dem Menschen zur Verfügung steht, mit dessen Hilfe man die Schwerkraft überwinden und in den Weltraum fliegen kann. Dies wurde von dem russischen Wissenschaftler Konstantin Eduardovich Tsiolkovsky (1857-1935) durchgeführt. Er zeigte, dass das einzige Gerät, das die Schwerkraft überwinden kann, eine Rakete ist, d.h. Gerät mit einem Strahltriebwerk, das Kraftstoff und ein Oxidationsmittel verwendet, das sich auf dem Gerät selbst befindet.

Konstantin Eduardovich Tsiolkovsky (5. (17. September) 1857, Ischewsk, Provinz Rjasan, Russisches Reich- 19. September 1935, Kaluga, UdSSR) - Russischer und sowjetischer Autodidakt, Forscher, Schullehrer. Der Begründer der modernen Raumfahrt. Er begründete die Ableitung der Gleichung des Düsenantriebs, kam zu dem Schluss, dass es notwendig sei, "Raketenzüge" - Prototypen mehrstufiger Raketen - zu verwenden. Autor von Werken über Aerodynamik, Luftfahrt und andere Wissenschaften.

Vertreter des russischen Kosmismus, Mitglied der Russischen Gesellschaft der Amateure der Weltstudien. Autor von Science-Fiction-Werken, Unterstützer und Förderer der Ideen der Weltraumforschung. Tsiolkovsky schlug vor, den Weltraum mit Orbitalstationen zu bevölkern, brachte Ideen für einen Weltraumaufzug vor, Züge weiter Luftkissen... Er glaubte, dass die Entwicklung des Lebens auf einem der Planeten des Universums eine solche Kraft und Perfektion erreichen würde, dass sie es ermöglichen würde, die Schwerkraft zu überwinden und das Leben im ganzen Universum zu verbreiten.

K. E. Tsiolkovsky argumentierte, dass er die Raketentheorie nur als Anwendung auf seine philosophischen Forschungen entwickelt habe. Er schrieb mehr als 400 Werke, von denen die meisten dem allgemeinen Leser wenig bekannt sind.

§ 2. Die Formel von Tsiolkovsky

Die Formel von Tsiolkovsky bestimmt die Geschwindigkeit, die das Flugzeug unter dem Einfluss des Raketentriebwerksschubs entwickelt, der in der Richtung unverändert ist, wenn alle anderen Kräfte fehlen. Diese Geschwindigkeit wird als charakteristisch bezeichnet.

K.E. Tsiolkovsky hat eine Formel abgeleitet, mit der Sie berechnen können maximale Geschwindigkeit dass eine Rakete entstehen kann.

Die maximal erreichbare Geschwindigkeit hängt in erster Linie von der Geschwindigkeit des Gasaustritts aus der Düse ab, die wiederum in erster Linie von der Brennstoffart und der Temperatur des Gasstrahls abhängt. Je höher die Temperatur, desto höher die Geschwindigkeit. Dies bedeutet, dass Sie für die Rakete den kalorienreichsten Kraftstoff auswählen müssen, was die größte Zahl Wärme. Das Verhältnis der Treibstoffmasse zur Raketenmasse am Ende des Triebwerksbetriebs (d. h. im Wesentlichen zum Gewicht einer leeren Rakete) wird als Tsiolkovsky-Zahl bezeichnet.

Die Hauptschlussfolgerung ist, dass die Rakete in einem luftleeren Raum umso schneller wird, je größer die Geschwindigkeit des Gasaustritts und desto größer mehr Zahl Ziolkowski.

Die am Ende des 19. Jahrhunderts abgeleitete Formel von Tsiolkovsky bildet noch heute einen wichtigen Bestandteil des mathematischen Apparats, der bei der Konstruktion von Raketen verwendet wird, insbesondere zur Bestimmung ihrer Hauptmasseneigenschaften.

Kapitel 6. Jetpacks

R
Jetpack - ein auf dem Rücken getragenes persönliches Flugzeug, das es einer Person ermöglicht, mittels Jet-Schub in die Luft zu starten. Der Schub entsteht durch den vom Triebwerk senkrecht nach unten geworfenen Strahl.

Rocket Packs sind sehr einfach im Design, weshalb sie weit verbreitet sind. Das Wendell Moore Classic Rocket Pack kann in einer privaten Werkstatt hergestellt werden, erfordert jedoch eine gute Ingenieurausbildung und ein hohes Maß an Klempnerarbeit. Der Hauptnachteil des Raketenpacks ist die kurze Flugdauer (bis zu 30 Sekunden) und der hohe Verbrauch an knappem Treibstoff - Wasserstoffperoxid. Diese Umstände beschränken den Anwendungsbereich der Raketenpakete auf hochwirksame öffentliche Demonstrationsflüge. Das Fliegen in Raketenpacks zieht immer die Aufmerksamkeit des Publikums auf sich und ist ein großer Erfolg. Ein solcher Flug wurde beispielsweise während der Eröffnung der Olympischen Sommerspiele 1984 in Los Angeles, USA, arrangiert.

Noch während des Zweiten Weltkriegs wurden in Deutschland häufig Wasserstoffperoxid-Motoren in Torpedos, U-Booten, Flugzeugen und Raketen eingesetzt. Der Abfangjäger Me-163 hatte beispielsweise ein Flüssigtreibstoff-Raketentriebwerk, das mit 80 Prozent Wasserstoffperoxid und einem flüssigen Katalysator (einer Lösung aus Kaliumpermanganat oder einer Mischung aus Methanol, Hydrazinhydrat und Wasser) gespeist wurde. In der Brennkammer zersetzt sich Wasserstoffperoxid unter Bildung eines großen Volumens an überhitztem Dampf-Gas-Gemisch und erzeugt einen starken Strahlschub. Das Serienflugzeug hatte eine Geschwindigkeit von bis zu 960 km / h, konnte in 3 Minuten auf eine Höhe von 12.000 Metern steigen, bei einer Flugdauer von bis zu 8 Minuten. Wasserstoffperoxid wurde auch in V-2-Raketen verwendet, aber als Hilfstreibstoff arbeiteten Turbopumpen damit und versorgten die Brennkammer des Hauptraketenmotors mit Treibstoff und Oxidationsmittel.

Nach Kriegsende gelangte deutsche Raketentechnik zusammen mit dem berühmten Konstrukteur Werner von Braun in die USA. Einer der amerikanischen Ingenieure, die mit Brown zusammenarbeiteten, Thomas Moore, entwickelte eine persönliche Flugmaschine, die er "Jetweste" nannte. Die Jetweste wurde mit Wasserstoffperoxid betrieben. "Jet vest" wurde angefertigt und konnte bei Prüfstandstests den Piloten für einige Sekunden vom Boden abheben.

Moores "Weste" hatte jedoch ein äußerst unbequemes Kontrollsystem. Auf der Brust des Piloten befand sich eine Kiste, von der Kabel zum Schubregler und zwei gesteuerten Düsen des Rucksacks führten. Rechts und links hatte die Box Handräder: Das rechte Handrad steuerte den Schub und links steuerten zwei koaxiale Lenkhandräder die linke und rechte Düse. Jede Düse könnte vorwärts oder rückwärts abgelenkt werden. Wenn eine seitliche Drehung erforderlich war, drehte der Pilot eines der Handräder und lenkte eine Düse aus. Um vorwärts oder rückwärts zu fliegen, drehte der Pilot beide Handräder gleichzeitig. So sah es in der Theorie aus. Thomas Moores "Jetweste" konnte nie einen unabhängigen Flug durchführen, die Armee stellte die Finanzierung ein und die Arbeit wurde eingeschränkt.

1958 entwickelten Harry Burdett und Alexander Bohr, Ingenieure der Thiokol Company, einen "Springgurt", den sie "Grasshopper" nannten. Der Schub wurde durch komprimierten Stickstoff erzeugt hoher Druck... Am "Band" waren zwei kleine Düsen befestigt, die vertikal nach unten gerichtet waren. Der Träger des "Gürtels" konnte das Ventil öffnen und komprimierten Stickstoff aus dem Zylinder durch die Düsen freigeben, während er bis zu einer Höhe von bis zu 7 Metern geschleudert wurde. Nach vorne gebeugt war es möglich, mit dem vom "Sprunggurt" erzeugten Schub mit einer Geschwindigkeit von 45-50 km / h zu laufen. Dann testeten Burdett und Bohr auch Wasserstoffperoxid. Der "Springgurt" wurde dem Militär im Einsatz demonstriert, aber es gab keine Finanzierung, und die Sache ging nicht über Probeversuche hinaus.

V letzten Jahren Das Raketenpaket wird bei Enthusiasten beliebt, die es selbst bauen. Das Design des Rucksacks ist recht einfach, aber das Geheimnis eines flugfähigen Rucksacks liegt in zwei Schlüsselkomponenten: dem Gasgenerator und dem Schubregelventil. Sie wurden einst von Wendell Moore in langen Versuchen perfektioniert.

Die Verbreitung von Rucksäcken wird auch durch die Knappheit an konzentriertem Wasserstoffperoxid eingeschränkt, das von großen Chemieunternehmen nicht mehr hergestellt wird. Amateurraketen bauen ihre eigenen Anlagen zur Herstellung durch Elektrolyse.

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und heute gibt es nicht mehr als 5 erfolgreich fliegende Raketenpakete auf der Welt. In mehr als vierzig Jahren seit dem Erstflug von Harold Graham flogen nur elf Personen (er selbst eingeschlossen) im freien Flug (ohne Gurtzeug) mit einem Rucksack. Der berühmteste von ihnen ist, wie erwähnt, Bill Sutor, der einst neben Wendell Moore wohnte und um die Möglichkeit bat, in einem Rucksack zu fliegen, den Moore im Kofferraum mit nach Hause brachte. Die Amerikaner haben die Flugzeit mit einem Jetpack vervierfacht.

Kapitel 7. Interessante Tatsache

Die Macher von Animationsfilmen haben eine interessante Anwendung des Düsenantriebs gefunden. Reaktive Bewegung erzeugt spektakuläre Animationen. Hier einige Standbilder aus den Cartoons:

Abschluss

Als Ergebnis der geleisteten Arbeit habe ich die Prinzipien des Strahlantriebs studiert und Informationen zu diesem Thema gefunden. Außerdem habe ich meine Kenntnisse in Physik erweitert. Früher dachte ich, dass der Düsenantrieb nur beim Bau von Raketen verwendet wird, aber jetzt habe ich gelernt, dass er im Flugzeugbau und bei Feuerwerkskörpern und sogar in Raketenpaketen verwendet wird, mit denen Sie über dem Boden schweben und verschiedene Stunts ausführen können. Wir können sagen, dass der Düsenantrieb eine Revolution in der Luftfahrt bewirkt hat und seine Bedeutung nicht hoch genug eingeschätzt werden kann. Flugzeuge befördern Tausende von Menschen, die nur ein Minimum an Zeit verbringen, und Astronauten studieren andere Planeten mit Raketen. Darüber hinaus kommt Jetantrieb auch in Wildtieren vor.

Literatur

Bilimovich B. F. "Physik-Quiz"

Deryabin VM Erhaltungsgesetze in der Physik. - M.: Bildung, 1982.

Gelfer Ya.M. Naturschutzgesetze. - M.: Nauka, 1967.

Körper K. Die Welt ohne Formen. - M.: Mir, 1976.

Enzyklopädie für Kinder. - M.: Verlag der Akademie der Wissenschaften der UdSSR, 1959.

A. Kupov, A. Vinogradov "Reaktive Bewegung in Natur und Technik"

Groß Russische Enzyklopädie, 1999 von 456.476-477

Internet-Enzyklopädie "Wikipedia"

Nominierung "Die ganze Welt"

In Vorbereitung auf die Silvesterfeier habe ich die Wohnung dekoriert Ballons... Als ich die Ballons aufgeblasen habe, entkam mir einer von ihnen und flog mit großer Geschwindigkeit in die entgegengesetzte Richtung von mir weg. Ich stellte mir die Frage: Was ist mit dem Ballon passiert? Die Eltern erklärten, dass dies ein Düsenantrieb sei. Fliegt der Ballon wie eine Rakete?

Hypothese, was ich während der Recherche vorgebracht habe: vielleicht kommt der Jet-Antrieb in der Natur vor und Alltagsleben.

Ziele Arbeit:

prüfen physikalische Prinzipien Strahlantrieb
erkennen, wo Strahlantriebe in der Natur und im Alltag vorkommen.

Um meine Hypothese zu bestätigen oder zu leugnen, setze ich mich Aufgaben:

Durchführung von Experimenten zur Veranschaulichung des Strahlantriebs,
Lesen Sie populärwissenschaftliche Literatur über Düsenantriebe,
finden Sie relevante Materialien im Internet,
eine Präsentation zu diesem Thema erstellen.

HISTORISCHE REFERENZ

Sogar bei der Herstellung der ersten Pulverfeuerwerkskörper und Signalraketen in China im X. Jahrhundert wurde der Düsenantrieb verwendet. Ende des 18. Jahrhunderts setzten indische Truppen im Kampf gegen die britischen Kolonialherren Schwarzpulverraketen ein. In Russland wurden Pulverraketen in Dienst gestellt Anfang XIX Jahrhundert.

Während des Zweiten Weltkriegs setzten deutsche Truppen ballistische V-2-Raketen ein und beschossen britische und belgische Städte. Sowjetische Truppen Katjuscha-Mehrfachraketenwerfer wurden mit großem Erfolg eingesetzt.

Die Vorfahren der Strahltriebwerke:

griechischer Mathematiker und Mechaniker Heron von Alexandria (Anhang 2.1), Schöpfer des Eolipilus (Geronball);
der ungarische Wissenschaftler Janos Segner (Anhang 2.3), der das "Segner-Rad" geschaffen hat;
NI Kibalchich war der erste, der Düsenantriebe für Weltraumflüge einsetzte;
Die theoretische Weiterentwicklung der Raketennavigation gehört dem russischen Wissenschaftler Tsiolkovsky K.E.
Seine Werke inspirierten S.P. Korolev dazu, Flugzeuge für die bemannte Raumfahrt zu entwickeln. Dank seiner Ideen wurde weltweit zum ersten Mal ein künstlicher Erdsatellit gestartet (04.10.57) und der erste bemannte Satellit mit einem Piloten-Kosmonauten an Bord von Yu.A. Gagarin (12. April 1961).

PHYSIKALISCHE GRUNDSÄTZE REAKTIVE BEWEGUNG UND RAKETENGERÄT

Die reaktive Bewegung basiert auf dem Prinzip von Aktion und Reaktion: Wirkt ein Körper auf einen anderen, so wirkt genau dieselbe Kraft auf ihn, jedoch in die entgegengesetzte Richtung.

Ich habe ein Experiment durchgeführt, das beweist, dass jede Aktion einen gleichen Gegensatz hat. (Videoclip)

Eine moderne Weltraumrakete ist ein sehr komplexes und schweres Flugzeug, das aus Hunderttausenden und Millionen von Teilen besteht. Es besteht aus Arbeitsflüssigkeit(d. h. glühende Gase, die bei der Verbrennung von Brennstoffen entstehen und in Form eines Jetstreams emittiert werden) und der letzte "trocken" die Masse der Rakete, die nach dem Ausstoß von heißen Gasen aus der Rakete verbleibt (dies ist die Hülle der Rakete, dh die Lebenserhaltungssysteme von Astronauten, Ausrüstung usw.). Um kosmische Geschwindigkeiten zu erreichen, werden mehrstufige Raketen verwendet. Wenn reaktiv Gasstrahl aus der Rakete ausgeworfen, rast die Rakete selbst in die entgegengesetzte Richtung und beschleunigt auf die 1. kosmische Geschwindigkeit: 8 km / s.

Ich habe ein Experiment zum Zusammenspiel von Drehgestellen durchgeführt und bewiesen, dass die Geschwindigkeit der Rakete umso höher ist, je größer die Masse des Treibstoffs ist. Für Flüge wird also Platz benötigt große Menge Kraftstoff.

REAKTIVE BEWEGUNG IN DER NATUR

Wo kommt der Strahlantrieb in der Natur vor? Fische schwimmen, Vögel fliegen, Tiere laufen. Alles scheint einfach zu sein. Egal wie es ist. Die Jagd auf das Wandern in Tieren ist keine Laune, sondern eine harte Notwendigkeit. Wenn Sie essen möchten, können Sie sich bewegen. Wenn Sie nicht gefressen werden möchten, können Sie sich davonschleichen. Um sich schnell im Weltraum zu bewegen, müssen Sie hohe Geschwindigkeiten entwickeln.

Dazu zum Beispiel Jakobsmuschel- Habe ein Düsentriebwerk. Es wirft kräftig Wasser aus der Schale und fliegt eine Strecke, die das 10- bis 20-fache seiner eigenen Länge beträgt! Salpa, Libellenlarven, Fische- sie alle nutzen das Prinzip des Düsenantriebs, um sich im Weltraum zu bewegen. Tintenfisch entwickelt eine Geschwindigkeit von bis zu 50 km/h und dies ist auf den Strahlschub zurückzuführen. Er kann sogar an Land laufen, weil er hat für diesen Fall einen Wasservorrat in seinem Busen. Tintenfisch- der größte wirbellose Bewohner der Meerestiefen bewegt sich nach dem Prinzip des Strahlantriebs.

Beispiele für Strahlantriebe finden sich auch in der Pflanzenwelt. In südlichen Ländern (und auch an unserer Schwarzmeerküste) wächst eine Pflanze namens "spritzende Gurke". Man muss die reife Frucht, die wie eine Gurke aussieht, nur leicht berühren, da sie vom Stiel abprallt, und durch das aus der Frucht gebildete Loch fliegt eine Flüssigkeit mit Samen mit einer Geschwindigkeit von bis zu 10 m / s heraus Die Gurken selbst fliegen in die entgegengesetzte Richtung ab Gurke (sonst "Damenpistole" genannt) mehr als 12 m.

Im Alltag durch Vorbild Seele an flexibler Schlauch Sie können die Manifestation des Düsenantriebs sehen. Man muss nur Wasser in die Dusche geben, da der Griff mit einem Strahl am Ende in die entgegengesetzte Richtung zu den fließenden Strahlen abweicht.

Das Prinzip des Strahlantriebs ist die Grundlage für den Betrieb von Sprinklern (Anlage 7.2) zur Bewässerung von Pflanzungen in Obst- und Gemüsegärten. Der Wasserdruck dreht den Kopf mit Wassersprays.

Das Prinzip des Strahlantriebs hilft beim Vortrieb Schwimmer... Je mehr der Schwimmer das Wasser zurückdrückt, desto schneller schwimmt er. (Anhang 7.3)

Ingenieure haben bereits einen Motor entwickelt, der dem eines Tintenfisches ähnelt. Es wird Wasserwerfer genannt. (Anhang 7.4)

FAZIT

Im Zuge der Arbeit:

1. Ich fand heraus, dass das Prinzip des Strahlantriebs das physikalische Gesetz von Aktion und Reaktion ist

2. Experimentell bestätigte die Abhängigkeit der Bewegungsgeschwindigkeit eines Körpers von der Masse eines anderen auf ihn einwirkenden Körpers.

3. Ich war überzeugt, dass Düsenantriebe in der Technik, im Alltag und in der Natur und sogar in Cartoons zu finden sind.

4. Jetzt, da ich den Düsenantrieb kenne, kann ich viele Probleme vermeiden, zum Beispiel vom Boot ans Ufer springen, eine Waffe abfeuern, einschließlich Duschen usw.

Also kann ich das bestreiten Hypothese, das von mir vorgetragene hat sich bestätigt: das prinzip des strahlantriebs ist in der natur und im alltagsleben weit verbreitet.

LITERATUR

Ein Buch zum Lesen über Physik, Klasse 6-7, I.G. Kirillova, - M: Education, 1978. -97-99s
Physik - für Jugendliche für das außerschulische Lesen Klasse 7. M. N. Alekseeva, -M: Bildung, 1980.- 113 s
Hallo Physik. L. Ya. Galperstein, -M: Kinderliteratur, 1967.
Encyclopedia of Science, A. Craig, K. Rosny, -M: Rosman, 1997.- 29 p.
Hallo Oktopus, Zeitschrift "Misha", 1995, Nr. 8, 12-13s
Beine, Flügel und sogar ... ein Düsentriebwerk Magazin "Misha", 1995, Nr. 8, 14с
Wikipedia: -ru.wikipedia.org

Reaktive Bewegung in Natur und Technik

ABSTRAKT IN PHYSIK

Strahlantrieb- die Bewegung, die auftritt, wenn sich ein Körperteil mit einer bestimmten Geschwindigkeit vom Körper löst.

Die Reaktionskraft entsteht ohne Wechselwirkung mit äußeren Körpern.

Der Einsatz von Strahlantrieben in der Natur

Viele von uns sind in unserem Leben beim Schwimmen im Meer auf Quallen gestoßen. Auf jeden Fall gibt es davon im Schwarzen Meer genug. Aber nur wenige Leute dachten, dass Quallen einen Düsenantrieb zur Fortbewegung verwenden. Darüber hinaus bewegen sich Libellenlarven und einige Arten von Meeresplankton auf diese Weise. Und oft ist die Effizienz von wirbellosen Meerestieren mit Düsenantrieb viel höher als die von technologischen Erfindungen.

Der Düsenantrieb wird von vielen Weichtieren verwendet - Tintenfische, Tintenfische, Tintenfische. Zum Beispiel bewegt sich eine Jakobsmuschel aufgrund der Reaktionskraft eines Wasserstrahls, der aus der Schale ausgestoßen wird, wenn ihre Ventile stark zusammengedrückt werden, vorwärts.

Tintenfisch

Tintenfische bewegen sich wie die meisten Kopffüßer auf folgende Weise im Wasser. Durch den seitlichen Schlitz und einen speziellen Trichter vor dem Körper saugt er Wasser in die Kiemenhöhle und schleudert dann kräftig einen Wasserstrahl durch den Trichter. Der Tintenfisch lenkt das Trichterrohr zur Seite oder nach hinten und drückt schnell Wasser aus ihm heraus, kann sich in verschiedene Richtungen bewegen.

Von größtem Interesse ist das Tintenfisch-Triebwerk. Der Tintenfisch ist der größte wirbellose Bewohner der Meerestiefen. Tintenfische haben die höchste Perfektion in der Jet-Navigation erreicht. In ihnen kopiert sogar der Körper mit seinen äußeren Formen die Rakete (oder besser gesagt, die Rakete kopiert den Tintenfisch, da er in dieser Hinsicht eine unbestreitbare Priorität hat). Wenn er sich langsam bewegt, verwendet der Tintenfisch eine große rautenförmige Flosse, die sich periodisch biegt. Er benutzt ein Düsentriebwerk für einen schnellen Wurf. Muskelgewebe - Der Mantel umgibt den Körper der Molluske von allen Seiten, das Volumen seiner Höhle beträgt fast die Hälfte des Volumens des Tintenfischkörpers. Das Tier saugt Wasser in die Mantelhöhle, stößt dann abrupt einen Wasserstrahl durch eine schmale Düse aus und bewegt sich mit hoher Geschwindigkeit ruckartig rückwärts. In diesem Fall sammeln sich alle zehn Tentakel des Tintenfisches zu einem Knoten über dem Kopf und er nimmt eine stromlinienförmige Form an. Die Düse wird mitgeliefert Spezialventil, und die Muskeln können es drehen und die Bewegungsrichtung ändern. Der Tintenfisch-Motor ist sehr sparsam und kann Geschwindigkeiten von 60 - 70 km / h erreichen. (Einige Forscher glauben, dass sogar bis zu 150 km/h!) Kein Wunder, dass der Tintenfisch als „lebender Torpedo“ bezeichnet wird. Die zu einem Bündel gefalteten Tentakel nach rechts, links, oben oder unten biegen, dreht sich der Tintenfisch in die eine oder andere Richtung. Da ein solches Ruder im Vergleich zum Tier selbst sehr groß ist, reicht seine leichte Bewegung aus, damit der Tintenfisch selbst bei voller Geschwindigkeit einer Kollision mit einem Hindernis problemlos ausweichen kann. Eine scharfe Lenkraddrehung - und der Schwimmer rast in die entgegengesetzte Richtung. Also hat er das Ende des Trichters nach hinten gebogen und gleitet nun mit dem Kopf voran. Er beugte ihn nach rechts - und ein Strahlstoß schleuderte ihn nach links. Aber wenn es schnell gehen muss, ragt der Trichter immer genau zwischen den Tentakeln heraus, und der Tintenfisch saust mit seinem Schwanz nach vorne, wie ein Krebs rennen würde - ein Läufer, der mit der Beweglichkeit eines Pferdes ausgestattet ist.

Wenn keine Eile geboten ist, schwimmen Tintenfische und Tintenfische wellenförmig mit Flossen - Miniaturwellen laufen von vorne nach hinten an ihnen entlang, und das Tier gleitet anmutig und stößt sich gelegentlich auch mit einem Wasserstrahl unter dem Mantel heraus. Dann sind die einzelnen Stöße, die die Molluske zum Zeitpunkt des Ausbruchs von Wasserstrahlen erhält, deutlich sichtbar. Einige Kopffüßer können Geschwindigkeiten von bis zu fünfundfünfzig Kilometern pro Stunde erreichen. Es scheint, dass niemand direkte Messungen vorgenommen hat, aber dies kann anhand der Geschwindigkeit und der Flugreichweite von fliegenden Tintenfischen beurteilt werden. Und so, wie sich herausstellt, gibt es Talente in den Verwandten des Oktopus! Der beste Weichtierpilot ist der Stenoteutis-Tintenfisch. Englische Seeleute nennen es - fliegender Tintenfisch ("fliegender Tintenfisch"). Es ist ein kleines heringsgroßes Tier. Er verfolgt Fische mit solcher Ungestüm, dass er oft aus dem Wasser springt und wie ein Pfeil über seine Oberfläche fegt. Er greift auf diesen Trick zurück und rettet sein Leben vor Raubtieren - Thunfisch und Makrele. Nachdem der Pilot-Tintenfisch den maximalen Jet-Schub im Wasser entwickelt hat, hebt er in die Luft ab und fliegt mehr als fünfzig Meter über die Wellen. Der Höhepunkt eines lebenden Raketenflugs liegt so hoch über dem Wasser, dass fliegende Tintenfische oft auf den Decks von Hochseeschiffen landen. Vier bis fünf Meter sind keine Rekordhöhe, bis zu der Tintenfische in den Himmel steigen. Manchmal fliegen sie sogar noch höher.

Der englische Schalentierforscher Dr. Rees beschrieb in einem wissenschaftlichen Artikel einen Tintenfisch (nur 16 Zentimeter lang), der, nachdem er ein gutes Stück durch die Luft geflogen war, auf die fast sieben Meter über dem Wasser liegende Brücke der Yacht fiel.

Es kommt vor, dass viele fliegende Tintenfische in einer funkelnden Kaskade auf das Schiff fallen. Der antike Schriftsteller Trebius Niger erzählte einmal eine traurige Geschichte über ein Schiff, das sogar unter dem Gewicht fliegender Tintenfische sank, die auf sein Deck fielen. Tintenfische können ohne Beschleunigung abheben.

Oktopusse können auch fliegen. Der französische Naturforscher Jean Verany sah einen gewöhnlichen Oktopus in einem Aquarium schneller werden und sprang plötzlich rückwärts aus dem Wasser. Nachdem er einen fünf Meter langen Bogen in der Luft beschrieben hatte, plumpste er zurück ins Aquarium. Der Oktopus sammelte Geschwindigkeit, um zu springen, und bewegte sich nicht nur aufgrund des Strahlschubs, sondern ruderte auch mit Tentakeln.
Baggy Oktopusse schwimmen natürlich schlechter als Tintenfische, aber in kritischen Momenten können sie eine Rekordklasse für die besten Sprinter vorweisen. Mitarbeiter des California Aquariums versuchten, einen Oktopus zu fotografieren, der eine Krabbe angreift. Der Oktopus stürzte so schnell auf die Beute zu, dass selbst bei höchsten Geschwindigkeiten immer Fett auf dem Film war. Der Wurf dauerte also Hundertstelsekunden! Normalerweise schwimmen Tintenfische relativ langsam. Joseph Seinle, der die Wanderung von Kraken untersuchte, berechnete, dass eine Krake von einem halben Meter Größe mit einer durchschnittlichen Geschwindigkeit von etwa fünfzehn Kilometern pro Stunde auf dem Meer schwimmt. Jeder Wasserstrahl, der aus dem Trichter geworfen wird, schiebt ihn zwei bis zweieinhalb Meter nach vorne (oder besser nach hinten, da der Oktopus rückwärts schwimmt).

Strahlantriebe sind auch in der Pflanzenwelt zu finden. Zum Beispiel prallen reife Früchte der "wahnsinnigen Gurke" bei der geringsten Berührung vom Stiel ab, und eine klebrige Flüssigkeit mit Samen wird mit Gewalt aus dem Loch geschleudert. Gleichzeitig fliegt die Gurke selbst bis zu 12 m in die entgegengesetzte Richtung.

Wenn Sie den Impulserhaltungssatz kennen, können Sie Ihre eigene Bewegungsgeschwindigkeit im freien Raum ändern. Wenn Sie in einem Boot sind und mehrere schwere Steine haben, bewegt sich das Werfen von Steinen in eine bestimmte Richtung in die entgegengesetzte Richtung. Dasselbe wird im Weltraum passieren, aber dort verwenden sie dafür Düsentriebwerke.

Der Einsatz von Strahlantrieben in der Technik

Am Ende des ersten Jahrtausends n. Chr. Erfand China den Düsenantrieb, der Raketen antrieb - mit Schießpulver gefüllte Bambusrohre, die auch zum Spaß verwendet wurden. Eines der ersten Autoprojekte war auch mit einem Düsentriebwerk und dieses Projekt gehörte Newton.

Der Autor des weltweit ersten Projekts eines Düsenflugzeugs für den menschlichen Flug war der russische Revolutionär N.I. Kibalchich. Er wurde am 3. April 1881 wegen Teilnahme am Attentat auf Kaiser Alexander II. hingerichtet. Er entwickelte sein Projekt im Gefängnis nach dem Todesurteil. Kibalchich schrieb: „Während meiner Haftzeit schreibe ich einige Tage vor meinem Tod an diesem Projekt. Ich glaube an die Machbarkeit meiner Idee, und dieser Glaube unterstützt mich in meiner schrecklichen Situation ... Ich werde dem Tod gelassen entgegensehen, wissend, dass meine Idee nicht mit mir untergeht."

Die Idee, Raketen für Weltraumflüge zu verwenden, wurde Anfang dieses Jahrhunderts vom russischen Wissenschaftler Konstantin Eduardovich Tsiolkovsky vorgeschlagen. 1903 wurde ein Artikel des Lehrers des Kaluga-Gymnasiums K.E. Tsiolkovsky "Erkundung der Welträume durch Jet-Geräte". Diese Arbeit enthielt die wichtigste mathematische Gleichung für die Raumfahrt, heute als "Tsiolkovsky-Formel" bekannt, die die Bewegung eines Körpers variabler Masse beschrieb. In der Zukunft entwickelte er ein Schema für ein Raketentriebwerk mit flüssigem Treibstoff, schlug ein mehrstufiges Raketendesign vor und äußerte die Idee der Möglichkeit, ganze Weltraumstädte in erdnaher Umlaufbahn zu schaffen. Er zeigte, dass das einzige Gerät, das die Schwerkraft überwinden kann, eine Rakete ist, d.h. Gerät mit einem Strahltriebwerk, das Kraftstoff und ein Oxidationsmittel verwendet, das sich auf dem Gerät selbst befindet.

Düsentriebwerk Ist ein Motor, der die chemische Energie des Kraftstoffs in die kinetische Energie eines Gasstrahls umwandelt, während der Motor in die entgegengesetzte Richtung Geschwindigkeit annimmt.

Die Idee von K.E. Tsiolkovsky wurde von sowjetischen Wissenschaftlern unter der Leitung des Akademiemitglieds Sergei Pavlovich Korolev umgesetzt. Der erste künstliche Erdsatellit wurde am 4. Oktober 1957 von einer Rakete in der Sowjetunion gestartet.

Das Prinzip des Strahlantriebs findet breite praktische Anwendung in der Luft- und Raumfahrt. Im Weltraum gibt es kein Medium, mit dem der Körper wechselwirken und dadurch die Richtung und das Modul seiner Geschwindigkeit ändern könnte, daher können für die Raumfahrt nur Strahlflugzeuge, also Raketen, verwendet werden.

Raketengerät

Die Bewegung der Rakete basiert auf dem Impulserhaltungssatz. Wenn irgendwann ein Körper von der Rakete weggeschleudert wird, erhält er den gleichen Impuls, aber in die entgegengesetzte Richtung gerichtet

In jeder Rakete, unabhängig von ihrem Design, gibt es immer eine Hülle und einen Treibstoff mit einem Oxidationsmittel. Die Raketenhülle umfasst eine Nutzlast (in diesem Fall ein Raumfahrzeug), einen Instrumentenraum und ein Triebwerk (Verbrennungskammer, Pumpen usw.).

Der Großteil der Rakete besteht aus Brennstoff mit einem Oxidationsmittel (ein Oxidationsmittel wird benötigt, um die Kraftstoffverbrennung aufrechtzuerhalten, da im Weltraum kein Sauerstoff vorhanden ist).

Brennstoff und Oxidationsmittel werden in die Brennkammer gepumpt. Der brennende Kraftstoff wird zu Gas mit hoher Temperatur und hohem Druck. Aufgrund der großen Druckdifferenz in der Brennkammer und im Weltraum strömen Gase aus der Brennkammer in einem kräftigen Strahl durch eine speziell geformte Glocke, die sogenannte Düse, nach außen. Der Zweck der Düse besteht darin, die Geschwindigkeit des Strahls zu erhöhen.

Vor dem Start der Rakete ist ihr Impuls null. Durch das Zusammenwirken des Gases in der Brennkammer und allen anderen Teilen der Rakete erhält das durch die Düse austretende Gas einen gewissen Impuls. Dann ist die Rakete ein geschlossenes System, und ihr Gesamtimpuls sollte auch nach dem Start gleich Null sein. Daher erhält die gesamte Hülle der Rakete, die sich darin befindet, einen Impuls, der dem Impuls des Gases entspricht, jedoch in entgegengesetzter Richtung.

Der massivste Teil der Rakete, der die gesamte Rakete starten und beschleunigen soll, wird als erste Stufe bezeichnet. Wenn der ersten massiven Stufe einer mehrstufigen Rakete beim Beschleunigen der Treibstoff ausgeht, wird sie abgetrennt. Die weitere Beschleunigung wird von der zweiten, weniger massiven Stufe fortgesetzt, und zu der Geschwindigkeit, die zuvor mit Hilfe der ersten Stufe erreicht wurde, fügt sie etwas mehr Geschwindigkeit hinzu und trennt sich dann. Die dritte Stufe erhöht die Geschwindigkeit weiter auf den erforderlichen Wert und bringt die Nutzlast in den Orbit.

Der erste Mensch, der im Weltraum flog, war ein Bürger Sovietunion Yuri Alekseyevich Gagarin. 12. April 1961 Er umrundete den Globus an Bord des Wostok-Satelliten

Sowjetische Raketen erreichten als erste den Mond, umkreisten den Mond und fotografierten seine unsichtbare Seite von der Erde aus, die ersten, die den Planeten Venus erreichten und wissenschaftliche Instrumente auf seine Oberfläche brachten. 1986 untersuchten die beiden sowjetischen Raumsonden Vega-1 und Vega-2 den Halleyschen Kometen aus nächster Nähe und näherten sich der Sonne einmal alle 76 Jahre.

Systeme. Technik körperliche Bewegung... Zielergebnis Bewegung ist nicht abhängig von... Natur Heilkräfte Natur einen erheblichen Einfluss haben ... durch eine Kombination von Trägheitskräften, reaktiv und konzentrierte Muskelkontraktionen ...

Folie 2

Der Einsatz von Strahlantrieben in der Natur

Viele von uns sind in unserem Leben beim Schwimmen im Meer auf Quallen gestoßen. Aber nur wenige Leute dachten, dass Quallen einen Düsenantrieb zur Fortbewegung verwenden. Und oft ist die Effizienz von wirbellosen Meerestieren mit Düsenantrieb viel höher als die von technologischen Erfindungen.

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Der Düsenantrieb wird von vielen Weichtieren verwendet - Tintenfische, Tintenfische, Tintenfische.

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Tintenfisch

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Tintenfisch

Tintenfische haben die höchste Perfektion in der Jet-Navigation erreicht. Ihre Körper kopieren sogar die Rakete mit ihren äußeren Formen (oder besser gesagt, die Rakete kopiert den Tintenfisch, da er in dieser Hinsicht eine unbestreitbare Priorität hat)

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Fliegender Tintenfisch

Es ist ein kleines heringsgroßes Tier. Er verfolgt Fische mit solcher Ungestüm, dass er oft aus dem Wasser springt und wie ein Pfeil über seine Oberfläche fegt. Nachdem der Pilot-Tintenfisch den maximalen Jet-Schub im Wasser entwickelt hat, hebt er in die Luft ab und fliegt mehr als fünfzig Meter über die Wellen. Der Höhepunkt eines lebenden Raketenflugs liegt so hoch über dem Wasser, dass fliegende Tintenfische oft auf den Decks von Hochseeschiffen landen. Vier bis fünf Meter sind keine Rekordhöhe, bis zu der Tintenfische in den Himmel steigen. Manchmal fliegen sie sogar noch höher.

Folie 8

Tintenfisch

Das Konzept von Strahlantrieb und Strahlschub

Reaktive Bewegung (im Sinne von Beispielen in der Natur)- die Bewegung, die auftritt, wenn sich ein Körperteil mit einer bestimmten Geschwindigkeit vom Körper löst.

Das Prinzip des Strahlantriebs basiert auf dem Impulserhaltungssatz für ein isoliertes mechanisches Körpersystem:

Das heißt, der Gesamtimpuls des Teilchensystems ist ein konstanter Wert. Bei Abwesenheit äußere Einflüsse der Impuls des Systems ist null und kann aufgrund des Strahlschubs von innen verändert werden.

Strahlschub (im Sinne von Beispielen in der Natur)- die Reaktionskraft der abscheidenden Partikel, die an der Stelle des Ausströmzentrums (bei der Rakete - der Schnittmitte der Triebwerksdüse) aufgebracht wird und dem Geschwindigkeitsvektor der abscheidenden Partikel entgegengerichtet ist.

Arbeitskörpermasse (Rakete)

Allgemeine Beschleunigung des Arbeitsmediums

Ausflussrate von trennenden Partikeln (Gase)

Kraftstoffverbrauch pro Sekunde

Beispiele für Strahlantriebe in der unbelebten Natur

Strahlantriebe sind auch in der Pflanzenwelt zu finden. In südlichen Ländern (und auch an unserer Schwarzmeerküste) wächst eine Pflanze namens "wahnsinnige Gurke".

Der lateinische Name der Gattung Ecballium stammt von griechisches Wort mit der Bedeutung - ich werfe es aus, entsprechend der Struktur der Frucht, die die Samen auswirft.

Die Früchte einer verrückten Gurke sind graugrün oder grün, saftig, länglich oder länglich-eiförmig, 4-6 cm lang, 1,5-2,5 breit, borstig, an beiden Enden stumpf, polysperm (Abbildung 1). Die Samen sind länglich, klein, zusammengedrückt, glatt, schmal umrandet, etwa 4 mm lang. Wenn die Samen reifen, verwandelt sich das umgebende Gewebe in eine schleimige Masse. Gleichzeitig entsteht in der Frucht ein großer Druck, wodurch die Frucht vom Stiel getrennt wird und die Samen zusammen mit Schleim durch das gebildete Loch gewaltsam herausgeschleudert werden. Die Gurken selbst fliegen in die entgegengesetzte Richtung davon. Eine verrückte Gurke (sonst "Damenpistole" genannt) schießt mehr als 12 m (Abb. 2).

Beispiele für Strahlantriebe im Tierreich

Meeresbewohner

Viele Meerestiere nutzen den Düsenantrieb zur Fortbewegung, darunter Quallen, Jakobsmuscheln, Kraken, Tintenfische, Tintenfische, Salpen, einige Planktonarten. Alle nutzen die Reaktion des ausgestoßenen Wasserstrahls, der Unterschied liegt in der Struktur des Körpers und damit in der Art der Wasseraufnahme und -abgabe.

Die Jakobsmuschel (Abb. 3) bewegt sich aufgrund der Reaktionskraft des aus der Schale ausgestoßenen Wasserstrahls mit einem starken Zusammendrücken ihrer Ventile. Bei Gefahr nutzt er diese Art der Bewegung.

Tintenfische (Abbildung 4) und Kraken (Abbildung 5) nehmen durch den seitlichen Schlitz und einen speziellen Trichter vor dem Körper Wasser in die Kiemenhöhle auf und werfen dann kräftig einen Wasserstrahl durch den Trichter. Der Tintenfisch lenkt das Trichterrohr zur Seite oder nach hinten und drückt schnell Wasser aus ihm heraus, kann sich in verschiedene Richtungen bewegen. Kraken, die ihre Tentakel über den Kopf falten, verleihen ihrem Körper eine stromlinienförmige Form und können so ihre Bewegung kontrollieren und ihre Richtung ändern.

Oktopusse können sogar fliegen. Der französische Naturforscher Jean Verany sah einen gewöhnlichen Oktopus in einem Aquarium schneller werden und sprang plötzlich rückwärts aus dem Wasser. Nachdem er einen fünf Meter langen Bogen in der Luft beschrieben hatte, plumpste er zurück ins Aquarium. Der Oktopus sammelte Geschwindigkeit, um zu springen, und bewegte sich nicht nur aufgrund des Strahlschubs, sondern ruderte auch mit Tentakeln.

Salpa (Abbildung 6) ist ein Meerestier mit einem durchsichtigen Körper. Wenn es sich bewegt, nimmt es Wasser durch die vordere Öffnung und Wasser tritt in einen weiten Hohlraum ein, in dem die Kiemen diagonal gestreckt sind. Sobald das Tier einen großen Schluck Wasser trinkt, schließt sich das Loch. Dann ziehen sich die Längs- und Quermuskeln der Salpa zusammen, der ganze Körper zieht sich zusammen und Wasser wird durch die hintere Öffnung herausgedrückt.

Tintenfische (Abbildung 7). Muskelgewebe - Der Mantel umgibt den Körper der Molluske von allen Seiten, das Volumen seiner Höhle beträgt fast die Hälfte des Volumens des Tintenfischkörpers. Das Tier saugt Wasser in die Mantelhöhle, stößt dann abrupt einen Wasserstrahl durch eine schmale Düse aus und bewegt sich mit hoher Geschwindigkeit ruckartig rückwärts. In diesem Fall sammeln sich alle zehn Tentakel des Tintenfisches zu einem Knoten über dem Kopf und er nimmt eine stromlinienförmige Form an. Die Düse ist mit einem speziellen Ventil ausgestattet und die Muskeln können sie drehen und die Bewegungsrichtung ändern. Der Tintenfisch-Motor ist sehr sparsam und kann Geschwindigkeiten von 60 - 70 km / h erreichen. Die zu einem Bündel gefalteten Tentakel nach rechts, links, oben oder unten biegen, dreht sich der Tintenfisch in die eine oder andere Richtung. Da ein solches Ruder im Vergleich zum Tier selbst eine sehr große Größen, dann reicht seine leichte Bewegung aus, damit der Tintenfisch auch bei voller Geschwindigkeit einer Kollision mit einem Hindernis leicht ausweichen könnte. Wenn es jedoch schnell gehen muss, ragt der Trichter immer genau zwischen den Tentakeln heraus und der Tintenfisch rast mit seinem Schwanz nach vorne.

Ingenieure haben bereits einen Motor entwickelt, der dem eines Tintenfisches ähnelt. Es wird Wasserwerfer genannt. Darin wird Wasser in die Kammer gesaugt. Und dann durch die Düse herausgeschleudert; das Schiff bewegt sich entgegen der Strahlausstoßrichtung. Die Wasseransaugung erfolgt mit einem herkömmlichen Benzin- oder Dieselmotor (siehe Anhang).

Der beste Weichtierpilot ist der Stenoteutis-Tintenfisch. Segler nennen es „fliegenden Tintenfisch“. Er verfolgt Fische mit solcher Ungestüm, dass er oft aus dem Wasser springt und wie ein Pfeil über seine Oberfläche fegt. Er greift auf diesen Trick zurück und rettet sein Leben vor Raubtieren - Thunfisch und Makrele. Nachdem der Pilot-Tintenfisch den maximalen Jet-Schub im Wasser entwickelt hat, hebt er in die Luft ab und fliegt mehr als fünfzig Meter über die Wellen. Der Höhepunkt eines lebenden Raketenflugs liegt so hoch über dem Wasser, dass fliegende Tintenfische oft auf den Decks von Hochseeschiffen landen. Vier bis fünf Meter sind keine Rekordhöhe, bis zu der Tintenfische in den Himmel steigen. Manchmal fliegen sie sogar noch höher.

Der englische Schalentierforscher Dr. Rees beschrieb in wissenschaftlicher Artikel Tintenfisch (nur 16 Zentimeter lang), der, nachdem er ein gutes Stück durch die Luft geflogen war, auf die fast sieben Meter über dem Wasser liegende Brücke der Yacht fiel.

Insekten

Libellenlarven bewegen sich ähnlich. Darüber hinaus nicht alle, sondern langbauchige, aktiv schwimmende Larven von stehenden (Familie Rockers) und fließenden (Familie Cordulegastra) Gewässern sowie kurzbauchige Krabbellarven von stehenden Gewässern. Die Larve nutzt reaktive Bewegungen hauptsächlich im Moment der Gefahr, um sich schnell an einen anderen Ort zu bewegen. Diese Bewegungsmethode ermöglicht kein präzises Manövrieren und ist nicht für die Jagd auf Beute geeignet. Aber die Larven der Kipphebel jagen niemanden - sie jagen lieber aus dem Hinterhalt.

Der Hinterdarm der Libellenlarve spielt neben seiner Hauptfunktion auch die Rolle eines Bewegungsorgans. Wasser füllt den Hinterdarm, wird dann mit Gewalt herausgeschleudert und die Larve bewegt sich nach dem Prinzip des Strahlantriebs um 6-8 cm.

Jetantrieb Naturtechnologie

Anwendung