نمونه هایی از رانش جت در قلمرو حیوانات حرکت واکنشی در طبیعت و فناوری

واکنش و حرکت با این یک پدیده نسبتاً گسترده در طبیعت است. خوب، دانشمندان و مخترعان "جاسوسی" کردند و از آن در خود استفاده کردند تحولات فنی... نمونه هایی از رانش جت در همه جا دیده می شود. اغلب ما خودمان به این واقعیت توجه نمی کنیم که این یا آن شی - یک موجود زنده، یک مکانیسم فنی - با کمک این پدیده حرکت می کند.

پیشرانه جت چیست؟

در طبیعت زنده، واکنش پذیری حرکتی است که می تواند در صورت جدا شدن ذره ای از بدن با سرعت معینی رخ دهد. در فناوری، موتور جت از همان اصل استفاده می کند - قانون بقای تکانه ها. نمونه هایی از فناوری رانش جت: در موشکی متشکل از یک پوسته (که شامل موتور، دستگاه های کنترلی، منطقه مفید برای جابجایی محموله نیز می شود) و سوخت با اکسید کننده، سوخت می سوزد و به گاز تبدیل می شود که از طریق دستگاه به بیرون پرتاب می شود. نازل در یک جت قدرتمند، سرعت کل ساختار را در جهت مخالف می دهد.

نمونه هایی از رانش جت در طبیعت

تعداد کمی از موجودات زنده از این اصل حرکت استفاده می کنند. برای لاروهای برخی از گونه های سنجاقک، چتر دریایی، نرم تنان - گوش ماهی، اختاپوس، ماهی مرکب معمولی است. و در فلور- فلور زمین - گونه هایی نیز وجود دارند که از این پدیده برای تلقیح استفاده می کنند.

"خیار پاشیدن"

فلورا نمونه هایی از رانش جت را ارائه می دهد. فقط با ظاهراین گیاه با نام مستعار عجیبی شبیه به خیارهایی است که ما به آن عادت کرده ایم. و لقب "دیوانه" را به دلیل روش نه چندان آشنا برای پخش بذرهایش به دست آورد. در هنگام رسیدن، میوه های گیاه از ساقه ها بیرون می زند. نتیجه سوراخی است که از طریق آن خیار مایع حاوی دانه های در حال تکثیر را با استفاده از واکنش پذیری بیرون می زند. و خود میوه می تواند در فاصله 12 متری در جهت مخالف شلیک پرواز کند.

کاسه ماهی چگونه حرکت می کند؟

نمونه هایی از نیروی محرکه جت به خوبی در جانوران نشان داده شده است. ساقه ماهی یک نرم تن سرپایان است که دارای قیف مخصوصی است که در جلوی بدن قرار دارد. از طریق آن (و همچنین از طریق یک شکاف جانبی اضافی)، آب به بدن حیوان وارد حفره آبشش می شود. سپس مایع به طور ناگهانی از طریق قیف به بیرون پرتاب می شود و ساقه ماهی می تواند لوله مخصوصی را به پهلو یا پشت هدایت کند. نیروی معکوس حاصل حرکت در جهات مختلف را فراهم می کند.

سالپا

این جانوران از خانواده تونیکیت نمونه های بارز نیروی محرکه جت در طبیعت هستند. دارای بدنه استوانه ای نیمه شفاف هستند. اندازه کوچکو زندگی کنید آب های سطحیاز اقیانوس جهان هنگام حرکت، حیوان آب را از طریق سوراخی که در جلوی بدن قرار دارد می کشد. این مایع در حفره وسیعی از بدن او قرار می گیرد که آبشش ها به صورت مورب در آن قرار دارند. سالپا جرعه ای آب می خورد و در عین حال سوراخ محکم بسته می شود و ماهیچه های بدن - عرضی و طولی - منقبض می شوند. از این طریق، کل بدن سالپا فشرده می شود و آب به شدت از دهانه خلفی دور می شود. بنابراین، سالپ ها از اصل واکنش پذیری در حرکت خود در عنصر آب استفاده می کنند.

چتر دریایی، نرم تنان، پلانکتون

هنوز ساکنانی در دریا هستند که حرکت می کنند به روشی مشابه... همه، حداقل یک بار، مطمئنا، در حالی که در ساحل استراحت می کردند، در آب مورد استقبال قرار گرفتند انواع مختلفعروس دریایی. اما آنها همچنین با استفاده از واکنش پذیری حرکت می کنند. پلانکتون های دریایی، به طور دقیق تر، برخی از گونه های آن، نرم تنان و گوش ماهی - همه آنها به این شکل حرکت می کنند.

نمونه هایی از رانش جت اجسام. ماهی مرکب

ماهی مرکب ساختار بدن منحصر به فردی دارد. در واقع یک موتور جت قدرتمند با راندمان عالی در ساختار خود در طبیعت قرار گرفته است. این نماینده جانوران دریاها و اقیانوس ها گاهی اوقات در اعماق زیاد زندگی می کند و به اندازه های بسیار زیادی می رسد. حتی بدن یک حیوان هم در اشکالش شبیه موشک است. به طور دقیق تر، این یک موشک مدرن است که توسط دانشمندان اختراع شده است که از اشکال ماهی مرکب ساخته شده توسط طبیعت تقلید می کند. علاوه بر این، از یک باله برای حرکات آرام در محیط آبی استفاده می شود، اما اگر به یک حرکت تند و سریع نیاز است، پس اصل واکنش پذیری!

اگر از شما پرسیده شود: نمونه هایی از رانش جت در طبیعت بیاورید، اول از همه می توانیم در مورد این نرم تن صحبت کنیم. گوشته عضلانی او حفره بدن را احاطه کرده است. آب از بیرون به داخل مکیده می شود و سپس به طور ناگهانی از طریق یک نازل باریک (شبیه نازل موشک) به بیرون پرتاب می شود. نتیجه: ماهی مرکب به سمت عقب تکان می‌خورد. این ویژگی به حیوان اجازه می دهد تا با سرعت نسبتاً بالا حرکت کند و از شکار خود سبقت بگیرد یا از تعقیب و گریز اجتناب کند. این می تواند سرعتی مطابق با یک کشتی مدرن مجهز داشته باشد: تا 70 کیلومتر در ساعت. و برخی از دانشمندان، با مطالعه جزئیات این پدیده، از سرعت رسیدن به 150 کیلومتر در ساعت صحبت می کنند! علاوه بر این، این نماینده اقیانوس به دلیل شاخک های تا شده در یک بسته نرم افزاری، مانور خوبی دارد و هنگام حرکت در جهت درست خم می شود.

سوالات

1. بر اساس قانون بقای حرکت، دلیل آن را توضیح دهید بالوندر جهت مخالف حرکت می کند و یک جت هوای فشرده از آن خارج می شود.

2. مثال هایی از حرکت جت اجسام بیاورید.

در طبیعت، نمونه ای از رانش جت در گیاهان است: میوه های رسیده یک خیار دیوانه. و حیوانات: ماهی مرکب، اختاپوس، چتر دریایی، ده ماهی و غیره (حیوانات حرکت می کنند، آبی را که جذب می کنند بیرون می اندازند). در فناوری، ساده ترین نمونه پیشرانه جت است چرخ سگنر، بیشتر نمونه های پیچیدهعبارتند از: حرکت راکت ها (فضایی، باروتی، نظامی)، وسایل نقلیه آبی با موتور جت آبی (هیدروموتور سیکلت، قایق، کشتی موتوری)، وسایل نقلیه هوایی با موتور جت هوایی (هواپیمای جت).

3. هدف از موشک ها چیست؟

راکت ها در زمینه های مختلف علم و فناوری استفاده می شوند: در امور نظامی، در تحقیق علمی، در فضانوردی، در ورزش و سرگرمی.

4. با مراجعه به شکل 45، قسمت های اصلی هر موشک فضایی را فهرست کنید.

فضاپیما، محفظه ابزار، مخزن اکسیدکننده، مخزن سوخت، پمپ ها، محفظه احتراق، نازل.

5. اصل موشک را شرح دهید.

طبق قانون بقای تکانه، موشک به این دلیل پرواز می کند که گازهایی با تکانه معین با سرعت زیاد از آن خارج می شود و موشک با ضربه ای به همان بزرگی پرتاب می شود، اما برعکس هدایت می شود. جهت. گازها از طریق نازل منتشر می شوند که در آن سوخت می سوزد و به آن می رسد درجه حرارت بالاو فشار نازل سوخت و اکسید کننده دریافت می کند که توسط پمپ ها به داخل آن پمپ می شود.

6. چه چیزی سرعت موشک را تعیین می کند؟

سرعت موشک در درجه اول به سرعت خروج گازها و جرم موشک بستگی دارد. سرعت جریان گازها به نوع سوخت و نوع اکسید کننده بستگی دارد. جرم یک موشک، برای مثال، به سرعتی که می خواهند به آن بگویند یا اینکه چقدر باید پرواز کند بستگی دارد.

7. مزیت موشک های چند مرحله ای نسبت به موشک های تک مرحله ای چیست؟

موشک های چند مرحله ای قادر به توسعه سرعت بالا و پرواز بیشتر از موشک های تک مرحله ای هستند.

8. فرود فضاپیما چگونه انجام می شود؟

فرود فضاپیما به گونه ای انجام می شود که با نزدیک شدن به سطح، سرعت آن کاهش می یابد. این امر با استفاده از یک سیستم ترمز به دست می آید که می تواند یک سیستم ترمز چتر نجات باشد یا ترمز را می توان با استفاده از موتور موشک انجام داد، در حالی که نازل به سمت پایین (به سمت زمین، ماه و غیره) هدایت می شود. سرعت خاموش شده است

تمرینات

1. از یک قایق که با سرعت 2 متر بر ثانیه حرکت می کند، شخص پاروی به وزن 5 کیلوگرم را با سرعت افقی 8 متر بر ثانیه برخلاف حرکت قایق است. قایق پس از پرتاب با چه سرعتی شروع به حرکت کرد اگر جرم آن به همراه جرم یک نفر برابر با 200 کیلوگرم باشد؟

2. مدل موشک اگر جرم پوسته آن 300 گرم و جرم باروت موجود در آن 100 گرم باشد و گازها با سرعت 100 متر بر ثانیه از نازل خارج شوند چه سرعتی خواهد داشت؟ (جریان گاز از نازل را آنی در نظر بگیرید).

3. آزمایش نشان داده شده در شکل 47 روی چه تجهیزاتی و چگونه انجام شده است؟ چه پدیده فیزیکی در این مورد نشان داده شده است، چیست و اساس این پدیده کدام قانون فیزیکی است؟
توجه داشته باشید:لوله لاستیکی به صورت عمودی قرار داشت تا زمانی که آب از آن عبور کند.

یک قیف با استفاده از یک نگهدارنده که یک لوله لاستیکی از زیر با نازل منحنی در انتها به آن وصل شده بود به سه پایه وصل می شد و یک سینی در زیر آن قرار می گرفت. سپس از بالا، آب از ظرف به داخل قیف ریخته می شد، در حالی که آب از لوله به داخل سینی ریخته می شد و خود لوله از حالت عمودی جابجا می شد. این تجربه به عنوان تصویری از رانش جت بر اساس قانون بقای تکانه عمل می کند.

4. آزمایش نشان داده شده در شکل 47 را انجام دهید. هنگامی که لوله لاستیکی تا حد ممکن از حالت عمودی منحرف شد، از ریختن آب به داخل قیف خودداری کنید. در حالی که آب باقی مانده در لوله خارج می شود، مشاهده کنید که چگونه تغییرات زیر تغییر می کند: الف) محدوده پرواز آب در جت (نسبت به سوراخ در لوله شیشه ای). ب) موقعیت لوله لاستیکی. هر دو تغییر را توضیح دهید.

الف) برد پرواز آب در جت کاهش می یابد. ب) با خروج آب، لوله به موقعیت افقی نزدیک می شود. این پدیده ها به این دلیل است که فشار آب در لوله کاهش می یابد و بنابراین ضربه ای که با آن آب خارج می شود کاهش می یابد.

برای بسیاری از مردم، خود مفهوم "پیشران جت" به شدت با دستاوردهای مدرن علم و فناوری، به ویژه فیزیک مرتبط است و تصاویری از هواپیماهای جت یا حتی سفینه های فضایی که با سرعت مافوق صوت با استفاده از موتورهای جت بدنام پرواز می کنند، در سرشان ظاهر می شود. در واقع، پدیده رانش جت بسیار قدیمی تر از خود انسان است، زیرا این پدیده بسیار قبل از ما انسان ها ظاهر شده است. بله، نیروی محرکه جت به طور فعال در طبیعت نمایش داده می شود: چتر دریایی و ده ماهی میلیون ها سال در اعماق دریاها بر اساس همان اصل که امروزه هواپیماهای جت مافوق صوت مدرن پرواز می کنند، شنا می کنند.

تاریخچه پیشرانه جت

از زمان های قدیم، دانشمندان مختلف پدیده های رانش جت را در طبیعت مشاهده کرده اند، بنابراین هرون ریاضیدان و مکانیک یونان باستان زودتر از هر کس دیگری درباره او نوشت، با این حال، او هرگز از تئوری فراتر نرفت.

اگر در مورد کاربرد عملی پیشرانه جت صحبت کنیم، اولین نفر در اینجا چینی های مبتکر بودند. در حدود قرن سیزدهم، آنها حدس زدند که هنگام اختراع اولین موشک‌ها، اصل حرکت اختاپوس‌ها و ده‌ماهی‌ها را قرض بگیرند، که شروع به استفاده از آن، هم برای آتش‌بازی و هم برای عملیات نظامی (به عنوان سلاح جنگی و سیگنال) کردند. اندکی بعد، این اختراع مفید چینی ها توسط اعراب و از آنها قبلاً توسط اروپایی ها پذیرفته شد.

البته اولین موشک های مشروط راکتی طراحی نسبتاً ابتدایی داشتند و برای چندین قرن عملاً به هیچ وجه توسعه نیافته بودند ، به نظر می رسید که تاریخ توسعه پیشرانه جت متوقف شده است. پیشرفت در این موضوع تنها در قرن 19 اتفاق افتاد.

چه کسی پیشرانه جت را کشف کرد؟

شاید بتوان جوایز کاشف نیروی محرکه جت در "زمان جدید" را به نیکولای کیبالچیچ، نه تنها یک مخترع با استعداد روسی، بلکه یک انقلابی نارودنایا وولیا، اهدا کرد. او پروژه خود را از یک موتور جت و یک هواپیما برای مردم در حالی که در یک زندان تزاری نشسته بود ایجاد کرد. بعداً کیبالچیچ به دلیل فعالیت‌های انقلابی‌اش اعدام شد و پروژه‌اش گردآوری گرد و غبار در قفسه‌های آرشیو پلیس مخفی تزاری باقی ماند.

بعدها، آثار کیبالچیچ در این راستا کشف شد و با آثار دانشمند با استعداد دیگر K.E. Tsiolkovsky تکمیل شد. از سال 1903 تا 1914، او تعدادی کار منتشر کرد که در آنها به طور قانع کننده ای امکان استفاده از نیروی محرکه جت را در ایجاد سفینه های فضایی برای مطالعه فضای بیرونی ثابت کرد. او همچنین اصل استفاده از موشک های چند مرحله ای را شکل داد. تا به امروز، بسیاری از ایده های Tsiolkovsky در موشک استفاده می شود.

نمونه هایی از رانش جت در طبیعت

مطمئناً هنگام شنا در دریا، چتر دریایی را دیدید، اما به سختی فکر می کردید که این موجودات شگفت انگیز (و علاوه بر این، آهسته) دقیقاً با کمک نیروی محرکه جت حرکت می کنند. یعنی با کوچک کردن گنبد شفاف خود، آب را بیرون می‌برند که به عنوان نوعی «موتور جت» برای چتر دریایی عمل می‌کند.

سمپاشی نیز مکانیسم حرکتی مشابهی دارد - از طریق یک قیف مخصوص در جلوی بدن و از طریق شکاف جانبی، آب را به داخل حفره آبشش خود می کشد و سپس آن را به شدت از طریق قیف به سمت عقب یا به طرف بیرون می اندازد (بسته به جهت حرکت دهن ماهی مورد نظر).

اما جالب ترین موتور جت ایجاد شده توسط طبیعت در ماهی مرکب یافت می شود که به درستی می توان آن را "اژدرهای زنده" نامید. در واقع، حتی بدن این حیوانات از نظر شکل شبیه موشک است، اگرچه در حقیقت همه چیز دقیقا برعکس است - این موشک با طراحی خود است که از بدن یک ماهی مرکب کپی می کند.

اگر ماهی مرکب نیاز به پرتاب سریع داشته باشد، از موتور جت طبیعی خود استفاده می کند. بدن آن توسط یک گوشته، یک بافت عضلانی خاص احاطه شده است و نیمی از حجم کل ماهی مرکب روی حفره گوشته که آب را در آن می مکد، می افتد. سپس به طور ناگهانی جریان آب جمع آوری شده را از طریق یک نازل باریک بیرون می اندازد، در حالی که تمام ده شاخک خود را به گونه ای روی سر خود تا می کند تا شکلی روان به دست آورد. به لطف چنین ناوبری جت پیشرفته، ماهی مرکب می تواند به سرعت چشمگیر 60-70 کیلومتر در ساعت برسد.

در میان صاحبان موتور جت در طبیعت گیاهانی وجود دارد، یعنی به اصطلاح "خیار دیوانه". هنگامی که میوه های آن می رسند، در پاسخ به سبک ترین لمس، گلوتن را با دانه ها خارج می کند

قانون رانش جت

ماهی مرکب، "خیارهای دیوانه"، چتر دریایی و دیگر ساقه ماهی ها از زمان های قدیم از نیروی محرکه جت استفاده می کردند، بدون اینکه به ماهیت فیزیکی آن فکر کنیم، اما ما سعی خواهیم کرد بفهمیم که جوهر نیروی محرکه جت چیست، به چه نوع حرکتی واکنشی می گویند. و آن را تعریف کنید.

برای شروع، می توانید به آن متوسل شوید تجربه ساده- اگر یک بالون معمولی با هوا باد شود و بدون اینکه آن را ببندید، اجازه دهید پرواز کند، به سرعت پرواز می کند تا زمانی که هوا تمام شود. این پدیده با قانون سوم نیوتن توضیح داده می‌شود که می‌گوید دو جسم با نیروهایی برابر و در جهت مخالف برهم‌کنش می‌کنند.

یعنی نیروی برخورد توپ به جریان هوای فراری از آن برابر با نیرویی است که هوا توپ را از خودش دور می کند. یک موشک به روشی شبیه به یک توپ عمل می کند که با سرعت زیاد بخشی از جرم خود را به بیرون پرتاب می کند، در حالی که در جهت مخالف شتاب قوی دریافت می کند.

قانون بقای تکانه و رانش جت

فیزیک فرآیند رانش جت را توضیح می دهد. ضربه حاصل ضرب جرم بدن با سرعت آن (mv) است. هنگامی که موشک در حال سکون است، تکانه و سرعت آن صفر است. هنگامی که یک جریان جت شروع به خارج شدن از آن می کند، بقیه، طبق قانون بقای تکانه، باید چنان سرعتی به دست آورند که در آن کل تکانه همچنان برابر با صفر باشد.

فرمول پیشرانه جت

به طور کلی، پیشرانه جت را می توان با فرمول زیر توصیف کرد:
m s v s + m p v p = 0
m s v s = -m p v p

که در آن m s v s ضربه ایجاد شده توسط جت گاز است، m p v p ضربه دریافت شده توسط موشک است.

علامت منفی نشان می دهد که جهت حرکت موشک و نیروی حرکت جت جت مخالف است.

پیشرانه جت در فناوری - اصل عملکرد موتور جت

V فن آوری پیشرفتهپیشرانه جت خیلی بازی می کند نقش مهمبنابراین موتورهای جت هواپیماها و سفینه های فضایی را به حرکت در می آورند. طراحی واقعی یک موتور جت ممکن است بسته به اندازه و هدف آن متفاوت باشد. اما هرکدام از آنها به هر شکلی چنین است

• تامین سوخت،
• محفظه احتراق سوخت،
• نازل که وظیفه آن تسریع جریان جت است.

این چیزی است که یک موتور جت به نظر می رسد.

پیشرانه جت، ویدئو

و در نهایت یک ویدیوی سرگرم کننده در مورد آزمایش های فیزیک با نیروی محرکه جت.

برای اکثر مردم، اصطلاح "جت محرکه" در قالب پیشرفت های مدرن در علم و فناوری به ویژه در زمینه فیزیک ارائه می شود. بسیاری از مردم نیروی محرکه جت در فناوری را با آن مرتبط می دانند سفینه های فضایی، ماهواره ها و هواپیماهای جت. معلوم می شود که پدیده رانش جت خیلی زودتر از خود شخص و مستقل از او وجود داشته است. مردم فقط قادر به درک، استفاده و توسعه آن چیزی بودند که تابع قوانین طبیعت و جهان است.

پیشرانه جت چیست؟

بر زبان انگلیسیکلمه "jet" شبیه "jet" است. به معنای حرکت جسمی است که در فرآیند جدا شدن قسمتی از آن با سرعت معینی شکل می گیرد. نیرویی ظاهر می شود که بدن را به داخل حرکت می دهد سمت معکوساز جهت حرکت، قسمتی را از آن جدا می کند. هر بار که ماده از جسم بیرون کشیده می شود و جسم در جهت مخالف حرکت می کند، یک حرکت واکنشی وجود دارد. برای بلند کردن اجسام به هوا، مهندسان باید یک موشک انداز قدرتمند طراحی کنند. موتورهای موشک با رها کردن فواره های شعله آن را به مدار زمین می برند. گاهی موشک ها ماهواره ها و کاوشگرهای فضایی را پرتاب می کنند.

در مورد هواپیماهای مسافربری و هواپیماهای نظامی، اصل عملکرد آنها تا حدودی یادآور موشکی است که از زمین بلند می شود: بدن فیزیکی به جت پرقدرت گاز پرتاب شده واکنش نشان می دهد و در نتیجه در جهت مخالف حرکت می کند. این اصل اساسی هواپیماهای جت است.

قوانین نیوتن در رانش جت

مهندسان پیشرفت های خود را بر اساس اصول جهان استوار می کنند، که برای اولین بار در آثار دانشمند برجسته بریتانیایی، اسحاق نیوتن، که در پایان قرن هفدهم زندگی می کرد، به تفصیل شرح داده شد. قوانین نیوتن مکانیسم های گرانش را توصیف می کند و به ما می گوید که وقتی اشیا حرکت می کنند چه اتفاقی می افتد. آنها به ویژه در توضیح حرکت اجسام در فضا واضح هستند.

قانون دوم نیوتن تعیین می کند که نیروی یک جسم متحرک به مقدار ماده ای که در آن وجود دارد، به عبارت دیگر، جرم آن و تغییرات سرعت حرکت (شتاب) بستگی دارد. این بدان معناست که برای ایجاد یک موشک قدرتمند، لازم است که دائما شلیک شود تعداد زیادی ازانرژی با سرعت بالا قانون سوم نیوتن می گوید که برای هر عمل یک نیروی برابر وجود دارد، اما عکس العمل مخالف، مخالفت است. موتورهای جت در طبیعت و فناوری از این قوانین پیروی می کنند. در مورد موشک، نیروی عمل ماده ای است که از لوله اگزوز خارج می شود. اقدام متقابل، هل دادن موشک به جلو است. این نیروی انتشارات ناشی از آن است که موشک را هل می دهد. در فضا که موشک عملاً وزنی ندارد، حتی یک فشار جزئی از موتورهای موشک می تواند باعث شود کشتی بزرگسریع به جلو پرواز کن

تکنیک استفاده از نیروی محرکه جت

فیزیک پیشرانه جت این است که شتاب یا کاهش سرعت یک جسم بدون تأثیر اجسام اطراف اتفاق می افتد. این فرآیند به دلیل جدا شدن بخشی از سیستم رخ می دهد.

نمونه هایی از رانش جت در فناوری عبارتند از:

1. پدیده پس زدن از یک شلیک؛
2. انفجارها؛
3. ضربات در هنگام تصادف؛
4. پس زدن هنگام استفاده از شلنگ آتش نشانی قدرتمند؛
5. یک قایق با موتور جت آب؛
6. هواپیمای جت و موشک

بدن ها ایجاد می کنند سیستم بستهاگر آنها فقط با یکدیگر تعامل داشته باشند. چنین تعاملی می تواند منجر به تغییر در وضعیت مکانیکی اجسام تشکیل دهنده سیستم شود.

عمل قانون بقای تکانه چیست؟

این قانون ابتدا ابلاغ شد فیلسوف فرانسویو فیزیکدان R. Descartes. هنگامی که دو یا چند جسم با هم تعامل دارند، یک سیستم بسته بین آنها تشکیل می شود. هر جسمی که در حال حرکت باشد تکانه خاص خود را دارد. این جرم بدن ضرب در سرعت آن است. کل ضربه سیستم برابر است با مجموع بردار تکانه های اجسام موجود در آن. تکانه هر یک از اجسام داخل سیستم به دلیل تأثیر متقابل آنها تغییر می کند. تکانه کل اجسام در یک سیستم بسته برای جابجایی ها و فعل و انفعالات مختلف اجسام بدون تغییر باقی می ماند. این قانون بقای حرکت است.

نمونه هایی از عملکرد این قانون می تواند هرگونه برخورد اجسام (توپ بیلیارد، ماشین، ذرات اولیه) و همچنین ترکیدن اجساد و تیراندازی باشد. هنگامی که یک سلاح شلیک می شود، یک پس زدگی رخ می دهد: پرتابه به جلو می تازد، و خود سلاح به عقب رانده می شود. چرا این اتفاق می افتد؟ یک گلوله و یک سلاح یک سیستم بسته با یکدیگر تشکیل می دهند که در آن قانون بقای تکانه کار می کند. هنگام شلیک، تکانه های خود سلاح و گلوله تغییر می کند. اما کل ضربه اسلحه و گلوله موجود در آن قبل از شلیک برابر با کل ضربه اسلحه غلتشی و گلوله شلیک شده پس از شلیک خواهد بود. اگر گلوله و تفنگ جرم یکسانی داشتند، با همان سرعت در جهت مخالف پرواز می کردند.

قانون بقای حرکت گسترده ای دارد استفاده عملی... این به شما امکان می دهد پیشرانه جت را توضیح دهید که به همین دلیل بالاترین سرعت به دست می آید.

حرکت واکنشی در فیزیک

بارزترین مثال از قانون بقای تکانه، رانش جت است که توسط موشک انجام می شود. مهمترین قسمت موتور محفظه احتراق است. در یکی از دیوارهای آن یک نازل جت وجود دارد که برای آزاد کردن گاز تولید شده در هنگام احتراق سوخت سازگار است. تحت تأثیر دما و فشار بالا، گاز با سرعت زیاد از نازل موتور خارج می شود. قبل از پرتاب موشک، تکانه آن نسبت به زمین برابر با صفر است. موشک در لحظه پرتاب نیز یک ضربه دریافت می کند که برابر با ضربه گاز است اما در جهت مخالف.

نمونه ای از فیزیک رانش جت در همه جا دیده می شود. هنگام جشن تولد، یک بالون ممکن است تبدیل به موشک شود. چگونه؟ بادکنک را در حالی که سوراخ باز را فشار می دهید باد کنید تا هوا از آن خارج نشود. حالا ولش کن بالونبا سرعت زیاد در اطراف اتاق حرکت می کند و هوای خارج شده از آن رانده می شود.

تاریخچه پیشرانه جت

تاریخچه موتورهای جت از 120 سال قبل از میلاد آغاز شد، زمانی که هرون اسکندریه اولین موتور جت - eolipil را طراحی کرد. آب درون یک توپ فلزی ریخته می شود که با آتش گرم می شود. بخاری که از این توپ خارج می شود آن را می چرخاند. این دستگاه پیشرانه جت را نشان می دهد. کاهنان با موفقیت از موتور هرون برای باز و بسته کردن درهای معبد استفاده کردند. اصلاح eolipil - چرخ سگنر، که در زمان ما به طور موثر برای آبیاری زمین های کشاورزی استفاده می شود. در قرن شانزدهم، جیوانی برانکا جهان را با اولین توربین بخار آشنا کرد که بر اساس اصل نیروی محرکه جت کار می کرد. اسحاق نیوتن یکی از اولین طرح ها را برای ماشین بخار ارائه کرد.

اولین تلاش ها برای استفاده از نیروی محرکه جت در فناوری برای حرکت بر روی زمین به قرن های 15-17 باز می گردد. حتی 1000 سال پیش چینی ها موشک هایی داشتند که از آنها به عنوان سلاح نظامی استفاده می کردند. مثلاً در سال 1232 طبق تواریخ در جنگ با مغولان از تیرهای مجهز به موشک استفاده کردند.

اولین تلاش برای ساخت هواپیمای جت در سال 1910 آغاز شد. تحقیقات موشکی در قرون گذشته به عنوان مبنایی در نظر گرفته شد که به طور مفصل استفاده از تقویت کننده های پودری را توضیح داد که می تواند به طور قابل توجهی طول پس سوز و برخاست را کاهش دهد. طراح اصلی آنری کواندا، مهندس رومانیایی بود که یک هواپیما بر اساس موتور پیستونی ساخت. پیشگام پیشرانه جت در فناوری به درستی می توان یک مهندس از انگلستان نامید - فرانک ویتل، که اولین ایده ها را برای ایجاد یک موتور جت ارائه کرد و حق امتیاز خود را برای آنها در سال دریافت کرد. اواخر نوزدهمقرن.

اولین موتورهای جت

برای اولین بار، توسعه یک موتور جت در روسیه در آغاز قرن بیستم آغاز شد. تئوری حرکت وسایل نقلیه جت و موشک هایی که قادر به توسعه سرعت مافوق صوت هستند توسط دانشمند مشهور روسی K.E. Tsiolkovsky ارائه شد. طراح با استعداد A.M. Lyulka موفق شد این ایده را زنده کند. این او بود که پروژه اولین هواپیمای جت در اتحاد جماهیر شوروی را ایجاد کرد که با یک توربین جت کار می کرد. اولین هواپیمای جت توسط مهندسان آلمانی ساخته شد. ایجاد و تولید پروژه به صورت مخفیانه در کارخانه های مبدل انجام می شد. هیتلر با ایده خود مبنی بر تبدیل شدن به یک حاکم جهانی، بهترین طراحان آلمان را برای تولید قوی ترین سلاح ها از جمله هواپیماهای پرسرعت درگیر کرد. موفق ترین آنها اولین جت آلمانی Messerschmitt-262 بود. این هواپیمااولین در جهان شد که تمام آزمایشات را با موفقیت پشت سر گذاشت، آزادانه از زمین خارج شد و پس از آن شروع به تولید انبوه کرد.

این هواپیما دارای ویژگی های زیر بود:

• این دستگاه دارای دو موتور توربوجت بود.
• یک رادار در کمان قرار داشت.
• حداکثر سرعت، بیشینه سرعتهواپیما به سرعت 900 کیلومتر در ساعت رسید.

با تشکر از همه این شاخص ها و ویژگی های طراحیاولین هواپیمای جت، Messerschmitt-262، یک سلاح مهیب در برابر هواپیماهای دیگر بود.

نمونه اولیه هواپیماهای مدرن

در دوره پس از جنگ طراحان روسیهواپیماهای جت ساخته شد که بعدها به نمونه اولیه هواپیماهای مدرن تبدیل شد.

I-250 که بیشتر به عنوان MiG-13 افسانه ای شناخته می شود، جنگنده ای است که A.I. Mikoyan روی آن کار کرده است. اولین پرواز در بهار سال 1945 انجام شد، در آن زمان جنگنده جت رکورد سرعت را نشان داد و به 820 کیلومتر در ساعت رسید. هواپیماهای جت MiG-9 و Yak-15 وارد مرحله تولید شدند.

در آوریل 1945، برای اولین بار، هواپیمای جت P.O. Sukhoi - Su-5 به دلیل یک موتور کمپرسور جت هوا و موتور پیستونی واقع در عقب سازه به آسمان بلند شد و پرواز کرد.

پس از پایان جنگ و تسلیم آلمان نازی اتحاد جماهیر شورویبه عنوان غنائم به دست آورد هواپیمای آلمانیبا موتورهای جت JUMO-004 و BMW-003.

نمونه های اولیه جهان

نه تنها طراحان آلمانی و شوروی در توسعه، آزمایش و تولید هواپیماهای جدید شرکت داشتند. مهندسان از ایالات متحده آمریکا، ایتالیا، ژاپن، بریتانیا نیز کارهای زیادی خلق کردند پروژه های موفقاستفاده از نیروی محرکه جت در مهندسی در میان اولین تحولات از آن زمان انواع متفاوتموتورها عبارتند از:

• غیر 178 - هواپیمای آلمانی با نیروگاه توربوجت که در اوت 1939 به پرواز درآمد.
• گلستر ای. 28/39 هواپیمای اصالتاً بریتانیایی است، با موتور توربوجت، اولین بار در سال 1941 به آسمان رفت.
• He-176 - جنگنده ای که در آلمان با استفاده از موتور موشک ساخته شد، اولین پرواز خود را در ژوئیه 1939 انجام داد.
• BI-2 - اولین هواپیمای شوروی که توسط یک نیروگاه راکتی به حرکت در آمد.
• CampiniN.1 یک هواپیمای جت است که در ایتالیا ساخته شده است، که اولین تلاش طراحان ایتالیایی برای دور شدن از همتای پیستونی بود.
• Yokosuka MXY7 Ohka ("اوکا") با موتور Tsu-11 یک جنگنده بمب افکن ژاپنی است، به اصطلاح هواپیمای یکبار مصرف با یک خلبان کامیکازه در هواپیما.

استفاده از نیروی محرکه جت در فناوری به عنوان یک انگیزه قوی برای ایجاد سریع هواپیماهای جت زیر و توسعه بیشتر ساخت هواپیماهای نظامی و غیرنظامی بود.

1. GlosterMeteor - یک جنگنده جت که در سال 1943 در بریتانیای کبیر ساخته شد، نقش مهمی در جنگ جهانی دوم ایفا کرد و پس از اتمام آن به عنوان رهگیر برای موشک های V-1 آلمان عمل کرد.
2. لاکهید اف 80 یک هواپیمای جت ساخت ایالات متحده است که از موتور آلیسون جی استفاده می کند. این هواپیماها بیش از یک بار در جنگ ژاپن و کره شرکت کردند.
3. B-45 Tornado یک نمونه اولیه از بمب افکن های مدرن آمریکایی B-52 است که در سال 1947 ساخته شد.
4. MiG-15 پیرو جنگنده جت شناخته شده MiG-9 است که به طور فعال در درگیری نظامی در کره شرکت کرد و در دسامبر 1947 تولید شد.
5. Tu-144 اولین هواپیمای مسافربری جت هوایی مافوق صوت شوروی است.

وسایل نقلیه جت مدرن

هر سال، خطوط هوایی در حال پیشرفت هستند، زیرا طراحان از سراسر جهان در تلاش هستند تا نسل جدیدی از هواپیماها را بسازند که با سرعت صوت و سرعت مافوق صوت پرواز کنند. اکنون هواپیماهایی وجود دارند که می توانند تعداد زیادی مسافر و محموله را در خود جای دهند، با اندازه بسیار زیاد و سرعت غیرقابل تصور بیش از 3000 کیلومتر در ساعت، هواپیماهای نظامی مجهز به تجهیزات جنگی مدرن.

اما در میان این تنوع، چندین طرح از هواپیماهای جت رکورد شکن وجود دارد:

1. ایرباس A380 جادارترین هواپیما است که می تواند 853 مسافر را در خود جای دهد که با ساختار دو طبقه تضمین می شود. او همچنین یکی از مجلل ترین و گران ترین هواپیماهای مسافربری زمان ما است. بزرگترین کشتی مسافربری در هوا.
2. بوئینگ 747 - بیش از 35 سال به عنوان جادارترین هواپیمای دو طبقه شناخته می شد و می توانست 524 مسافر را حمل کند.
3. AN-225 Mriya یک هواپیمای باری است که ظرفیت حمل 250 تن را دارد.
4. LockheedSR-71 یک هواپیمای جت است که در حین پرواز به سرعت 3529 کیلومتر در ساعت می رسد.

تحقیقات هوانوردی ثابت نمی ماند، زیرا هواپیماهای جت اساس هوانوردی مدرن به سرعت در حال توسعه هستند. چندین هواپیمای مسافربری، مسافربری و بدون سرنشین غربی و روسی با موتور جت در حال طراحی هستند و قرار است در چند سال آینده عرضه شوند.

پیشرفت‌های نوآورانه روسیه در آینده شامل جنگنده نسل پنجم PAK FA - T-50 می‌شود که اولین نسخه‌های آن احتمالاً در اواخر سال 2017 یا اوایل سال 2018 پس از آزمایش یک موتور جت جدید به دست سربازان خواهد رسید.

طبیعت نمونه ای از رانش جت است

اصل واکنشی حرکت در ابتدا توسط خود طبیعت ایجاد شد. عمل آن توسط لارو برخی از گونه های سنجاقک، چتر دریایی، بسیاری از نرم تنان استفاده می شود - گوش ماهی, اختاپوس , ماهی مرکب . از نوعی «اصل دافعه» استفاده می کنند. ماهی‌ها آنقدر سریع در آب می‌کشند و بیرون می‌اندازند که خودشان یک جهش به جلو می‌کنند. ماهی مرکب با استفاده از این روش می تواند به سرعت 70 کیلومتر در ساعت برسد. به همین دلیل است که این روش حرکت این امکان را فراهم می کند که ماهی مرکب را "موشک های بیولوژیکی" بنامیم. مهندسان قبلاً موتوری را بر اساس حرکت ماهی مرکب اختراع کرده اند. یکی از نمونه های استفاده از نیروی محرکه جت در طبیعت و فناوری، توپ آب است.

این وسیله ای است که با استفاده از نیروی آبی که تحت فشار شدید به بیرون پرتاب می شود حرکت را فراهم می کند. در دستگاه، آب به داخل محفظه پمپ می شود و سپس از طریق نازل از آن خارج می شود و رگ در خلاف جهت جهش جت حرکت می کند. آب با موتور دیزلی یا بنزینی به داخل کشیده می شود.

دنیای کارخانه نمونه هایی از نیروی محرکه جت نیز ارائه می دهد. در میان آنها گونه هایی وجود دارند که از این حرکت برای پخش بذر استفاده می کنند، مانند خیار دیوانه. فقط ظاهراً این گیاه شبیه خیارهایی است که ما به آن عادت کرده ایم. و ویژگی "رابی" که به دلیل شیوه عجیب تولید مثل دریافت کرد. پس از رسیدن، میوه ها از ساقه ها خارج می شوند. در نتیجه، سوراخی باز می شود که از طریق آن خیار ماده ای حاوی دانه های مناسب برای جوانه زدن را شلیک می کند و واکنش پذیری را اعمال می کند. و خود خیار تا دوازده متر به سمت مقابل ضربه می پرد.

تجلی نیروی محرکه جت در طبیعت و تکنولوژی تابع همین قوانین هستی است. بشر به طور فزاینده ای از این قوانین برای رسیدن به اهداف خود نه تنها در جو زمین، بلکه در وسعت فضا استفاده می کند و رانش جت نمونه بارز آن است.