حقایق جالب در مورد نیروی محرکه جت. نحوه حرکت دهنه ماهی روش واکنشی حرکت چتر دریایی

بودجه شهرداری موسسه تحصیلی Sychevskaya متوسط مدرسه جامع №1

پروژه خلاقانه

در نامزدی

"علوم فنی"

در موضوع " پیشرانه جت»

طراح: دانش آموز کلاس 9 "A" ساوینووا آنا

استاد راهنما: معلم فیزیک

گولاکوا ایرینا الکساندرونا

Sychevka 2011

فصل 1. تعریف پیشرانه جت 5

§1. پیشرانه جت چیست 5

§ 2. حرکت واکنشی در قلمرو حیوانات 5

§ 3. حرکت واکنشی در دنیای گیاهان 5

فصل 2. استفاده از پیشرانه جت 7

§1. هواپیما 7

§2. آبپاش 7

§3. شیلنگ 7

§4. آتش بازی 8

§5. گلوله های "کاتیوشا" و موشک 8

§6. موشک های فضایی 9

فصل 3. موشک 10

§ 1. اصل عملکرد موشک 10

§ 2. دستگاه موشک 10

§ 3. تاریخچه اختراع موشک 11

§ 4. موشک به عنوان وسیله حمل و نقل 12

§ 5. استفاده از موشک 12

فصل 4. معادله مشچرسکی 14

§ 1. ایوان وسوولودویچ مشچرسکی 14

§ 2. تکانه 14

§ 3. معادله مشچرسکی 15

فصل 5. کنستانتین ادواردوویچ تسیولکوفسکی. فرمول Tsiolkovsky 16

§ 1. کنستانتین ادواردوویچ تسیولکوفسکی 16

§ 2. فرمول Tsiolkovsky 16

فصل 6. جت پک 18

فصل 7. حقیقت جالب 20

نتیجه 21

ادبیات 22

اهداف و اهداف

اصول اولیه رانش جت را بیاموزید

اطلاعاتی در مورد بیشتر پیدا کنید راه های جالبنیروی محرکه جت

تعمیق و گسترش دانش به دست آمده در دروس، افزایش علاقه به فیزیک

شکل گیری جهان بینی علمی

توسعه توانایی کسب دانش جدید با استفاده از منابع چاپی و اینترنت

معرفی

انسان همیشه دوست داشته پرواز را بیاموزد. رویای او به تازگی محقق شد - یک هواپیما ساخته شد. اما انسان رشد می کند و رویاهایش رشد می کند. مرد می خواست به جای ابرها به سمت ستاره ها صعود کند. این رویا تنها به دلیل وجود نیروی محرکه جت در طبیعت قابل تحقق است.

قرن هاست که بشر آرزوی سفر به فضا را داشته است. نویسندگان داستان های علمی تخیلی ابزارهای مختلفی را برای رسیدن به این هدف ارائه کرده اند. پیشرانه جت به طراحان و مهندسان کمک کرد تا یک موشک بسازند. مطالعه پیشرانه جت برای پیشرفت علم مهم است.

فصل 1. تعریف پیشرانه جت §1. پیشرانه جت چیست؟

حرکت واکنشی حرکت جسمی است که زمانی اتفاق می‌افتد که بخشی از آن با هر سرعتی از آن جدا می‌شود و در نتیجه خود جسم یک تکانه مخالف دریافت می‌کند.

§ 2. حرکت واکنشی در قلمرو حیوانات

آر
حرکت غیرفعال که اکنون در هواپیماها، موشک ها و پرتابه های فضایی استفاده می شود، مشخصه اختاپوس ها، ماهی مرکب، ده ماهی، چتر دریایی است - همه آنها بدون استثنا از واکنش (پس زدن) جت آب پرتاب شده برای شنا استفاده می کنند.

ماهی مرکب بزرگترین بی مهره ساکن اعماق اقیانوس است. طبق اصل رانش جت حرکت می کند، آب را جذب می کند و سپس با نیروی فوق العاده آن را از طریق سوراخ مخصوص - "قیف" هل می دهد و با سرعت زیاد (حدود 70 کیلومتر در ساعت) به صورت تکان دهنده به سمت عقب حرکت می کند. در این حالت، هر ده شاخک ماهی مرکب به صورت گره ای بالای سر جمع می شود و حالتی روان پیدا می کند.

مهندسان قبلاً موتوری شبیه موتور ماهی مرکب ساخته اند. به آن توپ آب می گویند. در آن، آب به داخل محفظه مکیده می شود. و سپس از طریق نازل از آن به بیرون پرتاب می شود. کشتی در جهت مخالف جهت تخلیه جت حرکت می کند. آب با استفاده از موتورهای بنزینی یا دیزلی معمولی مکش می شود.

سالپا حیوانی دریایی با بدنی شفاف است که هنگام حرکت از دهانه جلویی آب می گیرد و آب وارد حفره ای وسیع می شود که آبشش ها در داخل آن به صورت مورب کشیده شده اند. به محض اینکه حیوان جرعه ای طولانی از آب بنوشد، سوراخ بسته می شود. سپس ماهیچه های طولی و عرضی سالپا منقبض می شوند، تمام بدن منقبض می شود و آب از طریق دهانه خلفی به بیرون رانده می شود. واکنش جت جاری، سالپا را به جلو می راند

§ 3. حرکت واکنشی در دنیای گیاهان

نمونه هایی از رانش جت را می توان در دنیای گیاهان نیز یافت.

V کشورهای جنوبی(و در ساحل دریای سیاه) گیاهی به نام «خیار دیوانه» وجود دارد. فقط باید میوه رسیده را مانند خیار به آرامی لمس کرد، زیرا از ساقه بیرون می زند و از طریق سوراخ ایجاد شده از میوه، مایعی با دانه ها مانند فواره با سرعت 10 متر در ثانیه خارج می شود.

در همان زمان، خود خیارها در جهت مخالف پرواز می کنند. یک خیار دیوانه (در غیر این صورت "تپانچه خانم" نامیده می شود) بیش از 12 متر شلیک می کند.

فصل 2. استفاده از رانش جت §1. هواپیما

با
آمولت (معروف به هواپیما) هواپیمایی (LA) سنگین تر از هوا برای پرواز در جو با کمک موتورها و بال ثابت نسبت به سایر قسمت های دستگاه است.

اولین تلاش برای ساخت هواپیما در قرن نوزدهم انجام شد. اولین هواپیمای ساخته شده در اندازه زندگیدر سال 1882 و ثبت اختراع، هواپیمای Mozhaisky A.F. علاوه بر این، هواپیما با موتور بخارساخته شده توسط Ader و Maxim. با این حال، هیچ یک از این سازه ها قادر به بلند شدن نبودند. دلایل این امر عبارت بودند از: وزن برخاست بیش از حد و قدرت ویژه پایین موتورها - (موتورهای بخار)، عدم تئوری پرواز و کنترل، تئوری قدرت و محاسبات آیرودینامیکی. در این راستا، هواپیماها با وجود تجربه مهندسی بسیاری از پیشگامان هوانوردی، "به صورت تصادفی"، "با چشم" ساخته شدند.

اولین موفقیت های هوانوردی روسیه به سال 1910 برمی گردد. در 4 ژوئن، پروفسور مؤسسه پلی تکنیک کیف، شاهزاده الکساندر کوداشف، چندین ده متر را با هواپیمای دوبال طراحی خود پرواز کرد.

در 16 ژوئن، یک طراح هواپیمای جوان کیف، ایگور سیکورسکی، ابتدا هواپیمای خود را به هوا بلند کرد و سه روز بعد، هواپیمای مهندس یاکوف گاکل از زمین بلند شد، یک طرح غیرعادی هواپیمای دوبال با بدنه (دو هواپیما)، که برای آن زمان غیرعادی بود. .

§2. تاسیسات آبپاش

دی
برای آبیاری بارانی محصولات کشاورزی از ماشین آلات و تاسیسات بارانی استفاده می شود. با توجه به محدوده پرواز، قطرات به نازل های جت کوتاه (5-8 متر)، جت متوسط (15-35 متر) و دستگاه های دوربرد (40-80 متر و بیشتر) تقسیم می شوند. نازل های جریان کوتاه هیچ قسمت متحرکی ندارند و یک جریان اجاقی به شکل فن ایجاد می کنند. آبیاری در حرکت با آب ورودی از یک کانال باز انجام می شود.

§3. شیلنگ ها

شیلنگ یک لوله توخالی است که برای حمل مواد (معمولا مایعات) از یک مکان به مکان دیگر طراحی شده است. شیلنگ ها گاهی اوقات لوله نیز نامیده می شوند (لوله معمولاً به مواد جامد اشاره دارد، در حالی که شلنگ معمولاً انعطاف پذیر است). به طور معمول، شیلنگ به شکل یک استوانه (حلقه در مقطع) است.

ارزش شلنگ را به سختی می توان بیش از حد تخمین زد دنیای مدرن، در زیر آب و در فضا استفاده می شود، راه های استفاده از آن به قدری متنوع است که بیشتر زندگی انسان را در بر می گیرد.

§4. آتش بازی

اف
euerwerk (آلمانی Feuerwerk، از Feuer - آتش و Werk - تجارت، کار) - چراغ های تزئینی با رنگ ها و اشکال مختلف که با سوزاندن ترکیبات آتش نشانی به دست می آید.

حتی در زمان های قدیم به آتش اهمیت زیادی می دادند. هم به عنوان وسیله ارتباطی و هم به عنوان هشدار خطر و هم برای طراحی آداب و رسوم مختلف، آیین های مقدس استفاده می شد. بسیاری از مردم سنت های مرتبط با استفاده از آتش (در روسیه ماسلنیتسا، تعطیلات ایوان کوپالا)، شمع، مشعل و غیره دارند. اینها نمونه های اولیه اولین آتش بازی بودند.

گمانه زنی ها وجود دارد مبنی بر اینکه اولین آتش بازی تکه هایی از بامبو سبز بوده که هنگام پرتاب در آتش منفجر می شود. چینی ها با یک بامبو در حال انفجار، ارواح شیطانی را در تمام تعطیلات می ترساندند تا اینکه باروت را اختراع کردند. در جستجوی اکسیر جاودانگی، دانشمندان تائوئیست نمک نمک را مخلوط کردند. زغال چوبیو گوگرد، پودر سیاه رنگی به دست می آید که به آرامی، اما بسیار پیوسته و روشن می سوزد.

§5. گلوله های کاتیوشا و موشک های جنگی

کاتیوشا - در زمان بزرگ ظاهر شد جنگ میهنی 1941-1945 نام غیر رسمی برای سیستم های توپخانه راکت میدانی بدون بشکه. چنین تاسیساتی به طور فعال مورد استفاده قرار گرفت نیروهای مسلحاتحاد جماهیر شوروی در طول جنگ جهانی دوم.

موشک رزمی - موشکی که سلاح را به هدف می رساند.

بر اساس طراحی، موشک های جنگی به موشک های بالستیک و کروز و همچنین موشک های هدایت شونده و غیر هدایت شونده تقسیم می شوند.

بر اساس ماهیت وظایف حل شده، موشک های جنگی به موشک های تاکتیکی، عملیاتی-تاکتیکی، استراتژیک (برد پرواز بیش از 1000 کیلومتر)، موشک های ضد زیردریایی و ضد هوایی تقسیم می شوند.

§6. موشک های فضایی

فصل 3. موشک

آر aketa (از ایتالیایی. rocchetta - دوک کوچک) دستگاهی با موتور جت است که از سوخت و اکسید کننده ای استفاده می کند که روی خود دستگاه قرار دارد.

پرواز یک موشک لزوماً نیازی به وجود هوای محیط یا محیط گاز ندارد و نه تنها در جو، بلکه در خلاء نیز امکان پذیر است. کلمه موشک به طیف وسیعی از وسایل پرنده از ترقه جشن گرفته تا وسیله پرتاب فضایی اشاره دارد.

§ 1. اصل عملیات موشک

اصل موشک بسیار ساده است. موشک با سرعت زیاد ماده (گازها) را به بیرون پرتاب می کند و با نیروی زیادی روی آن عمل می کند. ماده پرتاب شده با همان نیرویی که جهت مخالف دارد، به نوبه خود بر روی موشک اثر می گذارد و در جهت مخالف به آن شتاب می دهد. اگر هیچ نیروی خارجی وجود نداشته باشد، موشک، همراه با ماده پرتاب شده، یک سیستم بسته است. حرکت چنین سیستمی نمی تواند در طول زمان تغییر کند. تئوری حرکت موشک ها بر این موضع استوار است.

§ 2. دستگاه موشک

قسمت سر ( سفینه فضایی، محفظه ابزار)؛

یک مخزن با اکسید کننده و یک مخزن با سوخت (به عنوان مثال، هیدروژن مایع می تواند به عنوان سوخت استفاده شود، و اکسیژن مایع به عنوان اکسید کننده).

پمپ ها، محفظه احتراق سوخت؛

نازل (باریک کردن محفظه برای افزایش سرعت خروج محصولات احتراق)

موشک چند مرحله ای هواپیمای متشکل از دو یا چند موشک متصل مکانیکی به نام استیج است که در حین پرواز از هم جدا می شوند. یک موشک چند مرحله ای می تواند به سرعتی بیشتر از هر یک از مراحل خود به طور جداگانه دست یابد.

برای اولین بار ایده استفاده از موشک های چند مرحله ای توسط مهندس آمریکایی رابرت گدارد در سال 1914 مطرح شد و حق اختراع برای این اختراع به دست آمد. در سال 1929 K.E. تسیولکوفسکی کتاب جدید خود را با عنوان قطارهای موشک فضایی منتشر کرد. با این اصطلاح، K. Tsiolkovsky راکت های کامپوزیت یا، به عبارت بهتر، مجموعه ای از موشک ها را نامید که بر روی زمین، سپس در هوا و در نهایت، در فضای بیرونی بلند می شوند. قطاری که از مثلاً 5 موشک تشکیل شده است، ابتدا توسط اولین موشک شلیک می شود - موشک سر. در مورد استفاده از سوخت آن قلاب او را باز می کند و به زمین پرتاب می شود. علاوه بر این، به همین ترتیب، دوم شروع به کار می کند، سپس سوم، چهارم و، در نهایت، پنجم، که سرعت آن تا آن زمان به اندازه کافی بالا خواهد بود تا به فضای بین سیاره ای منتقل شود. دنباله کار با موشک سر ناشی از تمایل به کار مواد موشک نه به صورت فشرده، بلکه در کشش است که ساختار را سبک تر می کند. به گفته تسیولکوفسکی، طول هر موشک 30 متر است. قطر - 3 متر. گازهای نازل ها به طور غیرمستقیم به سمت محور موشک ها پرتاب می شود تا به موشک های بعدی فشار وارد نشود. طول تیک آف روی زمین چند صد کیلومتر است.

علیرغم این واقعیت که، در جزئیات فنی، موشک از بسیاری جهات به روشی متفاوت پیش رفته است (مثلاً موشک های مدرن در امتداد زمین "پراکنده" نمی شوند، بلکه به صورت عمودی برمی خیزند و ترتیب عملکرد مراحل یک موشک مدرن برعکس است، در رابطه با چیزی که تسیولکوفسکی در مورد آن صحبت کرد)، ایده یک موشک چند مرحله ای امروز همچنان مرتبط است.

در سال 1935، تسیولکوفسکی اثر "بالاترین سرعت یک موشک" را نوشت که در آن استدلال کرد که با سطح فناوری آن زمان، دستیابی به اولین سرعت کیهانی (روی زمین) تنها با کمک یک چند مرحله ممکن است. موشک این بیانیه امروز نیز صادق است: همه ناوهای فضایی مدرن چند مرحله ای هستند.

§ 3. تاریخچه اختراع موشک

قرن هاست که بشر آرزوی سفر به فضا را داشته است. نویسندگان داستان های علمی تخیلی ابزارهای مختلفی را برای رسیدن به این هدف ارائه کرده اند. در قرن هفدهم، داستان نویسنده فرانسوی سیرانو دو برژرک در مورد پرواز به ماه ظاهر شد. قهرمان این داستان با گاری آهنی به ماه رسید که مدام آهنربای قوی روی آن پرتاب می کرد. واگن به سمت او کشیده شد و از زمین بالاتر و بالاتر رفت تا اینکه به ماه رسید. و بارون مونچاوزن گفت که او روی یک ساقه لوبیا به ماه صعود کرد.

بیشتر مورخان منشاء موشک ها را به زمان سلسله هان چین (206 قبل از میلاد تا 220 پس از میلاد)، به کشف باروت و آغاز استفاده از آن برای آتش بازی و سرگرمی نسبت می دهند. نیروی ایجاد شده در اثر انفجار بار پودر برای حرکت دادن اجسام مختلف کافی بود. بعدها این اصل در ساخت اولین توپ ها و تفنگ ها کاربرد پیدا کرد. پرتابه های سلاح های پودری می توانستند در مسافت های طولانی پرواز کنند، اما آنها موشک نبودند، زیرا ذخایر سوخت خود را نداشتند. با این وجود، اختراع باروت بود که پیش نیاز اصلی برای ظهور موشک های واقعی شد. توصیفات پرنده "تیرهای آتش" که توسط چینی ها استفاده می شود نشان می دهد که این تیرها موشک بوده اند. به آنها یک لوله کاغذ فشرده متصل بود که فقط در انتهای عقب باز می شد و با یک ترکیب قابل اشتعال پر شده بود. این شارژ مشتعل شد و سپس تیر با استفاده از کمان شلیک شد. چنین تیرهایی در موارد متعددی در حین محاصره استحکامات، علیه کشتی ها و سواره نظام استفاده می شد.

بر اساس شهادت نویسنده رومی باستان Aulus Gellius (لاتین Aulus Gellius)، یکی از اولین دستگاه های جت بیش از 2000 سال پیش، در اوایل 400 قبل از میلاد مورد استفاده قرار گرفت. ه.، توسط فیلسوف یونانی فیثاغورثی Archytus of Tarentum که یک کبوتر چوبی را با کمک بخار در امتداد یک سیم در مقابل چشمان ساکنان شگفت زده شهر خود حرکت داد. Archytas Tarentsky از اصل "عمل-واکنش" استفاده کرد که فقط در قرن هفدهم به طور علمی توصیف شد.

مشخص است که این موشک ها توسط قزاق های Zaporozhye از قرن 16-17 شروع شد. در قرن هفدهم، مهندس نظامی بلاروسی کازیمیر سمنوویچ یک موشک چند مرحله ای را توصیف کرد.

§ 4. موشک به عنوان وسیله حمل و نقل

چند روز قبل از اعدام، کیبالچیچ یک طرح اصلی از یک هواپیما که قادر به انجام پروازهای فضایی است را توسعه داد و نه درخواست عفو یا شکایت، بلکه "پروژه دستگاه هوانوردی" را به وکیل تحویل داد. او در مورد دستگاه خود نوشت: "اگر سیلندر با پایین بسته به بالا قرار می گیرد، در یک فشار گاز مشخص، سیلندر باید بالا بیاید. کیبالچیچ در سال 1881 اعدام شد و تنها در سال 1918 پاکت پروژه او در دسترس دانشمندان قرار گرفت. قرار بود دستگاه او با باروت فشرده کار کند.

در سال 1957 در اتحاد جماهیر شوروی، تحت رهبری سرگئی کورولف، اولین موشک بالستیک قاره پیما R-7 جهان به عنوان وسیله ای برای حمل سلاح هسته ای ساخته شد که در همان سال برای پرتاب اولین ماهواره زمین مصنوعی جهان مورد استفاده قرار گرفت. استفاده از راکت برای پروازهای فضایی اینگونه آغاز شد.

§ 5. استفاده از راکت

موشک ها به عنوان وسیله ای برای رساندن سلاح به هدف استفاده می شوند. از آنجایی که برای کنترل یک موشک جنگی نیازی به خلبان نیست، می تواند بارهایی با قدرت مخرب بزرگ از جمله موشک های هسته ای حمل کند. سیستم های مدرنجستجو و ناوبری به موشک ها دقت و مانور بیشتری می دهد.

هواپیما و بالنراه اندازی شده برای مطالعه جو زمین دارای سقف ارتفاع 30-40 کیلومتر است. راکت ها چنین سقفی ندارند و برای صداگذاری استفاده می شوند لایه های بالاییجو، عمدتا مزوسفر و یونوسفر.

این موشک هنوز تنها وسیله نقلیه ای است که قادر به پرتاب فضاپیما به فضا است.

موشک هایی که برای نیازهای فضانوردی استفاده می شوند، وسایل پرتاب نامیده می شوند، زیرا محموله را حمل می کنند. اغلب، موشک های بالستیک چند مرحله ای به عنوان وسیله نقلیه پرتاب استفاده می شود. وسیله نقلیه پرتاب از زمین، یا در صورت پرواز طولانی، از مدار یک ماهواره مصنوعی زمین انجام می شود.

برخی از ورزشکاران موشک هستند که سرگرمی آنها ساخت و پرتاب مدل های موشک است. همچنین از موشک در آتش بازی های آماتور و حرفه ای استفاده می شود.

راکت های پراکسید هیدروژن در جت پک ها و راکت ها به عنوان موتور در ماشین های راکتی نیز استفاده می شوند. ماشین های موشکی رکورددار مسابقات حداکثر شتاب هستند.

فصل 4. معادله مشچرسکی § 1. ایوان وسوولودویچ مشچرسکی

و ون وسوولودویچ مشچرسکی (1859-1935) - دانشمند روسی، بنیانگذار مکانیک اجسام با جرم متغیر.

در شهر آرخانگلسک در خانواده ای فقیر به دنیا آمد. در سال 1878 وارد گروه ریاضیات دانشکده فیزیک و ریاضیات دانشگاه سنت پترزبورگ شد. این دوران اوج مدرسه ریاضی پترزبورگ بود که توسط P.L. Chebyshev تأسیس شد. در اینجا مشچرسکی با علاقه به سخنرانی های خود چبیشف و اساتید مشهور A.N.Korkin (1837-1908)، K.A.Posse (1847-1928) و بسیاری دیگر گوش داد.

مشچرسکی در دوران دانشجویی خود با علاقه خاصی به تحصیل در رشته مکانیک پرداخت. در سال 1882 او از دانشگاه فارغ التحصیل شد و برای کسب مقام استادی آماده شد. از آن زمان، بیش از نیم قرن فعالیت علمی و آموزشی او آغاز می شود. در سال 1891 در دوره های عالی زنان سن پترزبورگ دپارتمان مکانیک دریافت کرد که تا سال 1919 یعنی تا ادغام این دوره ها با دانشگاه ادامه داشت. در سال 1897، مشچرسکی با موفقیت از پایان نامه خود با موضوع "دینامیک نقطه جرم متغیر" در دانشگاه سن پترزبورگ دفاع کرد و برای مدرک کارشناسی ارشد در ریاضیات کاربردی به او ارائه شد.

در سال 1902 از او برای ریاست بخش در موسسه پلی تکنیک سنت پترزبورگ دعوت شد. در اینجا تا پایان عمر کار اصلی علمی و تربیتی او پیش رفت. I.V. Meshchersky به مدت 25 سال رهبری کرد کار آموزشیدر دانشگاه سن پترزبورگ و 33 سال در موسسه پلی تکنیک. در طول سال ها، او هزاران متخصص را آموزش داده است. بسیاری از شاگردان او به دانشمندان برجسته ای تبدیل شدند (آکادمیک A. N. Krylov، پروفسور G. V. Kolosov و دیگران).

برای خدمات برجسته در زمینه علم، I.V. Meshchersky در سال 1928 عنوان دانشمند ارجمند را دریافت کرد. دهانه ای در ماه به نام او نامگذاری شده است.

§ 2. تکانه

همه می دانند که شلیک تفنگ با پس زدن همراه است. اگر وزن گلوله با وزن تفنگ برابر بود با همان سرعت پرواز می کردند. پس زدن به این دلیل رخ می دهد که توده رد شده گازها نیروی واکنشی ایجاد می کند که به لطف آن می توان حرکت را هم در هوا و هم در فضای بدون هوا تضمین کرد. و هر چه جرم و سرعت گازهای خروجی بیشتر باشد، قدرت زیادعقب‌نشینی توسط شانه ما احساس می‌شود، هرچه واکنش تفنگ قوی‌تر باشد، نیروی واکنش بیشتر است. این را می توان به راحتی از قانون بقای تکانه توضیح داد، که بیان می کند که مجموع هندسی (یعنی بردار) ممانس اجسامی که یک سیستم بسته را تشکیل می دهند برای هر حرکت و فعل و انفعالات اجسام سیستم ثابت می ماند.

§ 3. معادله مشچرسکی

دوره او در مکانیک نظری بسیار شناخته شده است، و به ویژه مجموعه مسائل او در مکانیک نظری (1914) که 36 ویرایش را پشت سر گذاشت و به عنوان پذیرفته شد. راهنمای مطالعهبرای موسسات آموزش عالی نه تنها در اتحاد جماهیر شوروی، بلکه در تعدادی از کشورهای خارجی... مجموعه مشچرسکی، مانند اثر او "آموزش مکانیک و مجموعه های مکانیکی در برخی از سطوح عالی". موسسات آموزشیایتالیا، فرانسه، سوئیس و آلمان "(1895)، به افزایش سطح علمی و آموزشی مکانیک تدریس در موسسات آموزش عالی روسیه کمک کردند.

در دومین اثر برجسته مشچرسکی، "معادلات حرکت یک نقطه با جرم متغیر در حالت کلی" (1904)، نظریه او در نهایت و بسیار زیبا بیان شد. در اینجا او تنظیم و بررسی می کند معادله کلیحرکت نقطه‌ای که جرم آن از فرآیند پیوستن و جداسازی همزمان ذرات ماده تغییر می‌کند. این معادله به معادله مشچرسکی معروف است.

ایوان وسوولودویچ مشچرسکی در سال 1904 معادله ای برای اجسام با جرم متغیر به دست آورد.

در اینجا m جرم فعلی موشک است، a هر ثانیه مصرف جرم است، V سرعت جت گاز است (یعنی سرعت خروج گازها نسبت به موشک)، F نیروهای خارجی هستند که بر روی موشک وارد می شوند. موشک

فصل 5. کنستانتین ادواردوویچ تسیولکوفسکی. فرمول Tsiolkovsky § 1. Konstantin Eduardovich Tsiolkovsky

ن و یک دانشمند، حتی یک نویسنده علمی تخیلی برای قرن ها نتوانسته است تنها وسیله ای را که در اختیار انسان است نام برد که با کمک آن می توان بر نیروی گرانش غلبه کرد و به فضا پرواز کرد. این کار توسط دانشمند روسی کنستانتین ادواردوویچ تسیولکوفسکی (1857-1935) انجام شد. او نشان داد که تنها وسیله ای که می تواند بر نیروی گرانش غلبه کند موشک است، یعنی. دستگاه با موتور جت با استفاده از سوخت و یک اکسید کننده که روی خود دستگاه قرار دارد.

کنستانتین ادواردوویچ تسیولکوفسکی (5 سپتامبر (17)، 1857، ایژفسک، استان ریازان، امپراتوری روسیه- 19 سپتامبر 1935، کالوگا، اتحاد جماهیر شوروی) - دانشمند خودآموخته روسی و شوروی، محقق، معلم مدرسه. بنیانگذار فضانوردی مدرن. او اشتقاق معادله رانش جت را اثبات کرد، به این نتیجه رسید که لازم است از "قطارهای موشکی" - نمونه های اولیه موشک های چند مرحله ای استفاده شود. نویسنده آثاری در زمینه آیرودینامیک، هوانوردی و سایر علوم.

نماینده کیهان گرایی روسیه، عضو انجمن روسیه عاشقان مطالعات جهان. نویسنده آثار علمی تخیلی، حامی و مبلغ ایده های اکتشاف فضایی. تسیولکوفسکی پیشنهاد کرد که فضا را با استفاده از ایستگاه های مداری پر کند، ایده هایی را برای آسانسور فضایی، قطار در بالشتک هوا... او معتقد بود که توسعه حیات در یکی از سیارات کیهان به چنان قدرت و کمالی می رسد که امکان غلبه بر نیروهای گرانش و گسترش حیات را در سراسر جهان فراهم می کند.

K.E. Tsiolkovsky استدلال کرد که او نظریه موشک را تنها به عنوان یک کاربرد برای تحقیقات فلسفی خود توسعه داد. او بیش از 400 اثر نوشت که بیشتر آنها برای خوانندگان عام کمتر شناخته شده است.

§ 2. فرمول Tsiolkovsky

فرمول Tsiolkovsky سرعتی را که هواپیما تحت تأثیر رانش موتور موشک توسعه می‌دهد، تعیین می‌کند، که جهت آن در غیاب سایر نیروها تغییر نمی‌کند. این سرعت را مشخصه می نامند.

K.E. Tsiolkovsky فرمولی را استخراج کرد که به شما امکان محاسبه را می دهد حداکثر سرعت، بیشینه سرعتکه یک موشک می تواند توسعه یابد.

حداکثر سرعت قابل دستیابی در درجه اول به سرعت خروج گاز از نازل بستگی دارد که به نوبه خود در درجه اول به نوع سوخت و دمای جت گاز بستگی دارد. هر چه دما بالاتر باشد سرعت بیشتر است. این بدان معنی است که برای موشک باید پر کالری ترین سوخت را انتخاب کنید که می دهد بزرگترین عددگرما. نسبت جرم سوخت به جرم موشک در پایان کار موتور (یعنی اساساً به وزن یک موشک خالی) عدد تسیولکوفسکی نامیده می شود.

نتیجه اصلی این است که در یک فضای بدون هوا، موشک با سرعت بیشتری توسعه می یابد، سرعت خروج گازها بیشتر و بیشتر می شود. تعداد بیشترتسیولکوفسکی.

فرمول تسیولکوفسکی که در پایان قرن نوزدهم به دست آمد، هنوز بخش مهمی از دستگاه ریاضی مورد استفاده در طراحی موشک، به ویژه در تعیین ویژگی های جرم اصلی آنها را تشکیل می دهد.

فصل 6. جت پک

آر
جت پک (Jetpack) - هواپیمای شخصی که در پشت قرار می گیرد و به فرد اجازه می دهد با استفاده از رانش جت به هوا برود. رانش به دلیل پرتاب جت توسط موتور به صورت عمودی به سمت پایین ایجاد می شود.

بسته های موشک از نظر طراحی بسیار ساده هستند و به همین دلیل همه گیر شدند. بسته موشک کلاسیک Wendell Moore را می توان در یک کارگاه خصوصی ساخت، اگرچه به مهارت های مهندسی خوب و سطح بالایی از لوله کشی نیاز دارد. عیب اصلی بسته موشک، مدت زمان کوتاه پرواز (تا 30 ثانیه) و مصرف بالای سوخت کمیاب - پراکسید هیدروژن است. این شرایط دامنه بسته های موشکی را به پروازهای نمایشی عمومی بسیار مؤثر محدود می کند. پرواز در بسته های موشک همیشه توجه مخاطب را به خود جلب می کند و موفقیت بزرگی است. به عنوان مثال، چنین پروازی در مراسم افتتاحیه بزرگ بازی های المپیک تابستانی 1984 در لس آنجلس، ایالات متحده آمریکا ترتیب داده شد.

حتی در طول جنگ جهانی دوم، آلمان به طور گسترده ای از موتورهای پراکسید هیدروژن در اژدرها، زیردریایی ها، هواپیماها و موشک ها استفاده می کرد. به عنوان مثال، جنگنده رهگیر Me-163 دارای یک موتور موشک پیشران مایع بود که با 80٪ پراکسید هیدروژن و یک کاتالیزور مایع (محلولی از پرمنگنات پتاسیم یا مخلوطی از متانول، هیدرات هیدرازین و آب) تغذیه می شد. در محفظه احتراق، پراکسید هیدروژن با تشکیل حجم زیادی از مخلوط بخار و گاز فوق گرم تجزیه می شود و یک نیروی رانش جت قدرتمند ایجاد می کند. این هواپیمای تولیدی تا 960 کیلومتر در ساعت سرعت داشت و می‌توانست در 3 دقیقه به ارتفاع 12000 متری با مدت زمان پرواز تا 8 دقیقه صعود کند. از پراکسید هیدروژن نیز در موشک های V-2 استفاده می شد، اما به عنوان سوخت کمکی، پمپ های توربو روی آن کار می کردند و سوخت و اکسید کننده را به محفظه احتراق موتور اصلی موشک می رساندند.

پس از پایان جنگ، فناوری موشکی آلمان به همراه طراح معروف ورنر فون براون وارد ایالات متحده شد. یکی از مهندسان آمریکایی که با براون کار می کرد، توماس مور یک ماشین پرنده شخصی ساخت که آن را "جلیقه جت" نامید. جلیقه جت از پراکسید هیدروژن نیرو می گرفت. "جلیقه جت" ساخته شد و در تست های نیمکتی توانست خلبان را برای چند ثانیه از زمین بلند کند.

با این حال، "جلیقه" مور سیستم کنترلی بسیار ناراحت کننده ای داشت. روی سینه خلبان یک جعبه وجود داشت که از آن کابل ها به تنظیم کننده رانش و دو نازل کنترل شده کوله پشتی می رفت. در سمت راست و چپ، جعبه دارای چرخ های دستی بود: چرخ دستی سمت راست نیروی رانش را کنترل می کرد و در سمت چپ، دو چرخ دستی فرمان کواکسیال نازل های چپ و راست را کنترل می کردند. هر نازل می تواند به جلو یا عقب منحرف شود. اگر لازم بود به پهلو بچرخد، خلبان یکی از چرخ های دستی را می چرخاند و یک نازل را منحرف می کند. برای پرواز به جلو یا عقب، خلبان هر دو چرخ دستی را همزمان می چرخاند. در تئوری اینگونه به نظر می رسید. "جلیقه جت" توماس مور هرگز نتوانست پرواز مستقلی انجام دهد، ارتش کمک مالی خود را متوقف کرد و کار نیز محدود شد.

در سال 1958، هری بوردت و الکساندر بور، مهندسان تیوکول، یک "کمربند پرش" ایجاد کردند که نام آن را "گراسهاپر" گذاشتند. رانش توسط نیتروژن فشرده ایجاد شد فشار بالا... روی "کمربند" دو نازل کوچک که به صورت عمودی به سمت پایین هدایت می شدند، ثابت شده بودند. حامل "تسمه" می توانست دریچه را باز کند و نیتروژن فشرده را از سیلندر از طریق نازل ها آزاد کند، در حالی که تا ارتفاع 7 متری پرتاب می شد. با خم شدن به جلو، می توان با استفاده از رانش ایجاد شده توسط "کمربند پرش" با سرعت 45-50 کیلومتر در ساعت دوید. سپس Burdett و Bohr پراکسید هیدروژن را نیز آزمایش کردند. "کمربند پرش" در عمل به ارتش نشان داده شد، اما هیچ بودجه ای وجود نداشت و موضوع فراتر از آزمایش های آزمایشی پیش نرفت.

V سال های گذشتهبسته موشک در بین علاقه مندانی که به تنهایی آن را می سازند محبوب شده است. طراحی کوله پشتی بسیار ساده است، اما راز یک کوله پشتی قابل پرواز در دو جزء کلیدی نهفته است: ژنراتور گاز و شیر کنترل رانش. آنها یک بار توسط وندل مور در طول آزمایشات طولانی تکمیل شدند.

گسترش کوله پشتی نیز به دلیل کمبود پراکسید هیدروژن غلیظ، که دیگر توسط شرکت های بزرگ شیمیایی تولید نمی شود، محدود می شود. موشک های آماتور کارخانه های خود را برای تولید آن با الکترولیز می سازند.

ن
و امروزه در جهان بیش از 5 بسته موشک با موفقیت در حال پرواز نیست. در بیش از چهل سال از اولین پرواز هارولد گراهام، تنها یازده نفر (از جمله خودش) با یک کوله پشتی در پرواز آزاد (بدون بند ایمنی) پرواز کردند. معروف‌ترین آنها، همانطور که قبلاً ذکر شد، بیل سوتور است که زمانی در همسایگی وندل مور زندگی می‌کرد و درخواست فرصتی برای پرواز در کوله‌پشتی کرد که مور در صندوق عقب به خانه آورده بود. آمریکایی ها مدت زمان پرواز جت پک خود را چهار برابر کرده اند.

فصل 7. واقعیت جالب

سازندگان فیلم های انیمیشن کاربرد جالبی از پیشرانه جت پیدا کرده اند. حرکت واکنشی انیمیشن های دیدنی ایجاد می کند. این هم چند عکس از کارتون ها:

نتیجه

در نتیجه کار انجام شده، اصول رانش جت را مطالعه کردم و اطلاعاتی در این زمینه پیدا کردم. علاوه بر این، دانش خود را در زمینه فیزیک گسترش دادم. قبلاً فکر می کردم که نیروی محرکه جت فقط در ساخت موشک استفاده می شود، اما اکنون فهمیدم که از آن در ساخت هواپیما و در آتش بازی و حتی در بسته های موشک استفاده می شود که به شما امکان می دهد بالای زمین شناور شوید و انواع مختلفی را انجام دهید. از شیرین کاری می توان گفت پیشرانه جت انقلابی در هوانوردی ایجاد کرده است و نمی توان اهمیت آن را دست بالا گرفت. هواپیماها هزاران نفر را حمل می کنند و حداقل زمان را صرف می کنند و فضانوردان سیارات دیگر را روی موشک مطالعه می کنند. علاوه بر این، نیروی محرکه جت در حیات وحش نیز دیده می شود.

ادبیات

بیلیموویچ بی.اف. "آزمون های فیزیک"

قوانین حفاظت دریابین VM در فیزیک. - م .: آموزش و پرورش، 1982.

قوانین حفاظت گلفر یا.ام. - M.: ناوکا، 1967.

بدن K. جهان بدون اشکال. - م.: میر، 1355.

دایره المعارف کودکان. - M .: انتشارات آکادمی علوم اتحاد جماهیر شوروی، 1959.

A. Kupov، A. Vinogradov "حرکت واکنشی در طبیعت و فناوری"

بزرگ دایره المعارف روسی، 1999 از 456,476-477

دایره المعارف اینترنتی "ویکی پدیا"

نامزدی "جهان اطراف"

در حال آماده شدن برای جشن سال نو، آپارتمان را تزئین کردم بالن ها... وقتی بادکنک ها را باد کردم یکی از آنها از دستانم فرار کرد و با سرعت زیاد در جهت مخالف از من دور شد. از خودم این سوال را پرسیدم که بالون چه شد؟ والدین توضیح دادند که این پیشرانه جت است. آیا بالون مانند موشک پرواز می کند؟

فرضیه،که در حین تحقیق مطرح کردم: شاید پیشرانه جت در طبیعت رخ می دهد و زندگی روزمره.

اهدافکار:

برای بررسی اصول فیزیکینیروی محرکه جت
شناسایی مکان هایی که نیروی محرکه جت در طبیعت و در زندگی روزمره رخ می دهد.

برای تایید یا رد فرضیه ام، خودم را تنظیم کردم وظایف:

انجام آزمایش هایی که نیروی محرکه جت را نشان می دهد،
خواندن ادبیات علمی رایج در مورد نیروی محرکه جت،
مطالب مرتبط را در اینترنت پیدا کنید،
ارائه ای در مورد این موضوع ایجاد کنید.

مرجع تاریخی

پیشرانه جت حتی در ساخت اولین آتش بازی های پودری و موشک های سیگنال در چین در قرن X مورد استفاده قرار گرفت. در پایان قرن هجدهم، نیروهای هندی در مبارزه با استعمارگران بریتانیایی از موشک های پودر سیاه استفاده کردند. در روسیه، موشک های پودری وارد خدمت شدند اوایل XIXقرن.

در طول جنگ جهانی دوم، نیروهای آلمانی از موشک های بالستیک V-2 استفاده کردند و شهرهای بریتانیا و بلژیک را گلوله باران کردند. سربازان شورویپرتابگرهای موشک چندگانه کاتیوشا با موفقیت زیادی مورد استفاده قرار گرفت.

مولدهای موتورهای جت:

هرون اسکندریه، ریاضیدان و مکانیک یونانی (ضمیمه 2.1)، خالق ائولیپیلوس (گرون توپ)؛
دانشمند مجارستانی یانوش سگنر (پیوست 2.3) که "چرخ سگنر" را ایجاد کرد.
NI Kibalchich اولین کسی بود که از نیروی محرکه جت برای پروازهای فضایی استفاده کرد.
توسعه نظری بیشتر ناوبری موشکی متعلق به دانشمند روسی Tsiolkovsky K.E.
کارهای او الهام بخش S.P. Korolev برای ساخت هواپیما برای پرواز فضایی سرنشین دار شد. به لطف ایده های او، برای اولین بار در جهان، یک ماهواره زمین مصنوعی به فضا پرتاب شد (04.10.57) و اولین ماهواره سرنشین دار با خلبان-کیهان نورد در کشتی Yu.A. گاگارین (12 آوریل 1961).

اصول فیزیکی حرکت واکنشی و دستگاه راکت

حرکت واکنشی بر اساس اصل کنش و واکنش است: اگر جسمی بر جسم دیگر تأثیر بگذارد، دقیقاً همان نیرو روی آن تأثیر می گذارد، اما در جهت مخالف هدایت می شود.

من آزمایشی انجام داده‌ام که ثابت می‌کند هر عملی دارای یک تقابل برابر است. (کلیپ تصویری)

موشک فضایی مدرن هواپیمای بسیار پیچیده و سنگینی است که از صدها هزار و میلیون ها قطعه تشکیل شده است. متشکل از سیال کار(یعنی گازهای رشته ای که در نتیجه احتراق سوخت تشکیل شده و به صورت جریان جت ساطع می شوند) و نهایی "خشک"جرم موشک باقی مانده پس از پرتاب گازهای رشته ای از موشک (این پوسته موشک است، یعنی سیستم های پشتیبانی از زندگی فضانوردان، تجهیزات و غیره). برای دستیابی به سرعت های کیهانی از موشک های چند مرحله ای استفاده می شود. هنگامی که واکنش نشان می دهد جت گازیاز موشک به بیرون پرتاب می شود، خود موشک در جهت مخالف می شتابد و تا 1مین سرعت کیهانی شتاب می گیرد: 8 کیلومتر در ثانیه.

من آزمایشی را بر روی تعامل چرخ دستی ها انجام دادم و ثابت کردم که هر چه جرم سوخت بیشتر باشد سرعت موشک نیز بیشتر می شود. بنابراین فضا برای پرواز مورد نیاز است مقدار زیادیسوخت

حرکت واکنشی در طبیعت

بنابراین، پیشرانه جت کجا در طبیعت رخ می دهد؟ ماهی ها شنا می کنند، پرندگان پرواز می کنند، حیوانات می دوند. به نظر می رسد همه چیز ساده است. مهم نیست که چگونه است. شکار سرگردانی در حیوانات یک هوی و هوس نیست، بلکه یک ضرورت سخت است. اگر می خواهید غذا بخورید، بتوانید حرکت کنید. اگر نمی خواهید خورده شوید، بتوانید یواشکی دور شوید. برای حرکت سریع در فضا، باید سرعت بالایی را توسعه دهید.

برای این، به عنوان مثال، گوش ماهی- موتور جت گرفتم آب را با قدرت از پوسته بیرون می اندازد و مسافتی را که 10-20 برابر طول خود است پرواز می کند! سالپا, لارو سنجاقک, ماهی ها- همه آنها از اصل رانش جت برای حرکت در فضا استفاده می کنند. اختاپوسسرعت آن تا 50 کیلومتر در ساعت می رسد و این به دلیل رانش جت است. او حتی می تواند در خشکی راه برود، زیرا او برای این مورد منبع آب در سینه خود دارد. ماهی مرکب- بزرگترین بی مهره ساکن اعماق اقیانوس بر اساس اصل رانش جت حرکت می کند.

نمونه هایی از رانش جت را می توان در دنیای گیاهان نیز یافت. در کشورهای جنوبی (و در سواحل دریای سیاه ما نیز) گیاهی به نام "پاشیدن خیارفقط باید میوه رسیده را که شبیه خیار است، به آرامی لمس کرد، زیرا از ساقه بیرون می‌آید، و از سوراخی که از میوه ایجاد می‌شود، مایعی با دانه‌ها با فواره‌ای با سرعت تا 10 متر به بیرون پرواز می‌کند. خیارها خود را در جهت مخالف پرواز می کنند.

در زندگی روزمره با مثال روح در شلنگ انعطاف پذیرشما می توانید جلوه ای از رانش جت را ببینید. فقط باید آب را داخل دوش بریزید، زیرا دسته با اسپری در انتهای آن در جهت مخالف جت های جاری منحرف می شود.

اصل رانش جت اساس کار آبپاش ها (پیوست 7.2) برای آبیاری کاشت در باغات و باغات سبزی است. فشار آب سر را با آب پاش می چرخاند.

اصل پیشرانه جت به پیشرانه کمک می کند شناگر... هر چه شناگر آب را بیشتر به عقب براند، سریعتر شنا می کند. (پیوست 7.3)

مهندسان قبلاً موتوری شبیه موتور ماهی مرکب ساخته اند. به آن توپ آب می گویند. (پیوست 7.4)

نتیجه

در جریان کار:

1. متوجه شدم که اصل رانش جت قانون فیزیکی کنش و واکنش است

2. به طور تجربی وابستگی سرعت حرکت یک جسم به جرم جسم دیگری که روی آن عمل می کند تأیید کرد.

3. من متقاعد شدم که نیروی محرکه جت در تکنولوژی، زندگی روزمره و طبیعت و حتی کارتون ها یافت می شود.

4. حالا که از نیروی محرکه جت اطلاع دارم، می توانم از بسیاری از دردسرها جلوگیری کنم، مثلاً پریدن از قایق به ساحل، شلیک اسلحه از جمله دوش و ....

بنابراین من می توانم استدلال کنم فرضیه،موردی که من مطرح کردم تأیید شد: اصل رانش جت در طبیعت و در زندگی روزمره بسیار رایج است.

ادبیات

کتابی برای خواندن در فیزیک، کلاس 6-7، I.G. Kirillova، - M: آموزش، 1978. -97-99s
فیزیک - برای جوانان برای خواندن فوق برنامه کلاس 7. M.N. Alekseeva, -M: آموزش و پرورش، 1980.- 113 s
سلام، فیزیک، L.Ya. Galperstein، -M: ادبیات کودکان، 1967.
دایره المعارف علوم، A. Craig, K. Rosny, -M: Rosman, 1997.- 29 p.
سلام اختاپوس مجله «میشا» سال 95، شماره 8، 12-13
پاها، بال ها و حتی ... یک موتور جت مجله "میشا" 1374، شماره 8، 14с.
ویکی پدیا: -ru.wikipedia.org

حرکت واکنشی در طبیعت و فناوری

چکیده در فیزیک

پیشرانه جت- حرکتی که وقتی قسمتی از بدن با سرعت معینی از بدن جدا می شود اتفاق می افتد.

نیروی واکنشی بدون هیچ گونه تعامل با اجسام خارجی رخ می دهد.

استفاده از نیروی محرکه جت در طبیعت

بسیاری از ما در زندگی خود هنگام شنا در دریا با چتر دریایی ملاقات کرده ایم. در هر صورت، به اندازه کافی از آنها در دریای سیاه وجود دارد. اما تعداد کمی از مردم فکر می کردند که چتر دریایی از نیروی محرکه جت برای حرکت استفاده می کند. علاوه بر این، لارو سنجاقک و برخی از گونه های پلانکتون های دریایی به این ترتیب حرکت می کنند. و اغلب کارایی بی مهرگان دریایی با استفاده از نیروی محرکه جت بسیار بالاتر از اختراعات تکنولوژیکی است.

نیروی محرکه جت توسط بسیاری از نرم تنان - اختاپوس، ماهی مرکب، ماهی مرکب استفاده می شود. به عنوان مثال، یک نرم تن ماهی اسکالوپ به دلیل نیروی واکنش جریان آب خارج شده از پوسته هنگامی که دریچه های آن به شدت فشرده می شود به جلو حرکت می کند.

اختاپوس

کاسه ماهی

تره ماهی مانند اکثر سرپایان به روش زیر در آب حرکت می کند. از طریق شکاف جانبی و یک قیف مخصوص جلوی بدن، آب را به داخل حفره آبشش می کشد و سپس جریانی از آب را به شدت از طریق قیف به بیرون پرتاب می کند. ماهی ماهی لوله قیف را به پهلو یا پشت هدایت می کند و با فشار سریع آب از آن، می تواند در جهات مختلف حرکت کند.

سالپا حیوانی دریایی با بدنی شفاف است که هنگام حرکت از دهانه جلویی آب می گیرد و آب وارد حفره ای وسیع می شود که آبشش ها در داخل آن به صورت مورب کشیده شده اند. به محض اینکه حیوان جرعه ای طولانی از آب بنوشد، سوراخ بسته می شود. سپس ماهیچه های طولی و عرضی سالپا منقبض می شوند، کل بدن منقبض می شود و آب از طریق دهانه خلفی به بیرون رانده می شود. واکنش جت جاری، سالپا را به جلو می راند.

بیشترین علاقه موتور جت ماهی مرکب است. ماهی مرکب بزرگترین بی مهره ساکن اعماق اقیانوس است. ماهی مرکب در ناوبری جت به بالاترین کمال رسیده است. در آنها حتی بدن با اشکال بیرونی خود از موشک کپی می کند (یا بهتر بگویم موشک از ماهی مرکب کپی می کند، زیرا در این مورد اولویت غیرقابل انکاری دارد). هنگامی که به آرامی حرکت می کند، ماهی مرکب از یک باله الماس شکل بزرگ استفاده می کند که به طور دوره ای خم می شود. او از موتور جت برای پرتاب سریع استفاده می کند. بافت عضلانی - گوشته از همه طرف بدن نرم تن را احاطه کرده است، حجم حفره آن تقریباً نصف حجم بدن ماهی مرکب است. حیوان آب را در داخل حفره گوشته می مکد و سپس به طور ناگهانی جریانی از آب را از طریق یک نازل باریک به بیرون پرتاب می کند و با سرعت زیاد به سمت عقب حرکت می کند. در این حالت، هر ده شاخک ماهی مرکب به صورت گره ای بالای سر جمع می شود و شکلی روان به خود می گیرد. نازل عرضه شده است دریچه مخصوصو ماهیچه ها می توانند آن را بچرخانند و جهت حرکت را تغییر دهند. موتور ماهی مرکب بسیار مقرون به صرفه است، قادر به سرعت 60 تا 70 کیلومتر در ساعت است. (برخی از محققان معتقدند که حتی تا 150 کیلومتر در ساعت!) جای تعجب نیست که ماهی مرکب "اژدر زنده" نامیده می شود. ماهی مرکب با خم کردن شاخک های تا شده در یک بسته به راست، چپ، بالا یا پایین، در یک جهت یا جهت دیگر می چرخد. از آنجایی که چنین سکانی در مقایسه با خود حیوان بسیار بزرگ است، حرکت جزئی آن برای ماهی مرکب کافی است، حتی با سرعت کامل، به راحتی از برخورد با یک مانع جلوگیری کند. چرخش شدید فرمان - و شناگر در جهت مخالف عجله می کند. بنابراین او انتهای قیف را به عقب خم کرد و اکنون ابتدا سرش را می لغزد. او آن را به سمت راست خم کرد - و یک فشار جت آن را به سمت چپ پرتاب کرد. اما زمانی که نیاز دارید سریع شنا کنید، قیف همیشه درست بین شاخک‌ها قرار می‌گیرد و ماهی مرکب با دمش به جلو می‌رود، همانطور که یک خرچنگ می‌دوید - دونده‌ای که چابکی یک اسب را دارد.

اگر نیازی به عجله نباشد، ماهی مرکب و ماهی مرکب شنا می کنند و با باله ها موج می زند - امواج مینیاتوری از جلو به عقب در امتداد آنها می گذرد و حیوان به زیبایی سر می خورد و گهگاه با جریانی از آب که از زیر گوشته به بیرون پرتاب می شود نیز خود را هل می دهد. سپس تکانه های فردی که نرم تن در زمان فوران فوران آب دریافت می کند به وضوح قابل مشاهده است. برخی از سرپایان می توانند به سرعت پنجاه و پنج کیلومتر در ساعت برسند. به نظر می رسد که هیچ کس اندازه گیری مستقیم انجام نداده است، اما این را می توان با سرعت و برد ماهی مرکب در حال پرواز قضاوت کرد. و چنین، معلوم می شود، استعدادهایی در بستگان اختاپوس وجود دارد! بهترین خلبان نرم تن ماهی مرکب تنگی است. ملوانان انگلیسی آن را - مرکب پرنده ("ماهی مرکب پرواز") می نامند. این حیوان کوچکی به اندازه شاه ماهی است. او با چنان شور و شتابی به دنبال ماهی می رود که اغلب از آب بیرون می پرد و مانند تیری روی سطح آن را جارو می کند. او به این ترفند متوسل می شود و زندگی خود را از دست شکارچیان - ماهی تن و ماهی خال مخالی نجات می دهد. مرکب خلبان با ایجاد حداکثر نیروی رانش جت در آب، به هوا بلند می شود و بیش از پنجاه متر بر فراز امواج پرواز می کند. اوج پرواز یک موشک زنده به قدری بالای آب قرار دارد که ماهی مرکب پرنده اغلب روی عرشه کشتی های اقیانوس پیما فرود می آیند. ارتفاع چهار تا پنج متری رکوردی نیست که ماهی مرکب به آسمان برود. گاهی اوقات آنها حتی بالاتر پرواز می کنند.

دکتر ریس محقق انگلیسی صدف در مقاله ای علمی یک ماهی مرکب (تنها 16 سانتی متر) را توصیف کرد که پس از طی مسافت نسبتاً زیادی در هوا، روی پل قایق بادبانی که تقریباً هفت متر بالاتر از آب بود سقوط کرد.

این اتفاق می افتد که بسیاری از ماهی مرکب در حال پرواز در یک آبشار درخشان بر روی کشتی فرود می آیند. نویسنده باستانی تربیوس نیجر یک بار داستان غم انگیزی را در مورد کشتی ای تعریف کرد که حتی زیر وزن ماهی مرکب در حال پرواز که روی عرشه آن افتاد غرق شد. ماهی مرکب می تواند بدون شتاب بلند شود.

اختاپوس ها هم می توانند پرواز کنند. ژان ورانی، طبیعت‌شناس فرانسوی، اختاپوس معمولی را در آکواریوم دید که سرعتش را بالا می‌برد و ناگهان از آب به سمت عقب پرید. او پس از تشریح یک قوس به طول پنج متر در هوا، دوباره به داخل آکواریوم رفت. با جمع آوری سرعت برای پرش، اختاپوس نه تنها به دلیل رانش جت حرکت کرد، بلکه با شاخک ها پارو زد.
اختاپوس‌های گشاد البته بدتر از ماهی مرکب شنا می‌کنند، اما در لحظات حساس می‌توانند رکوردی را برای بهترین دوندگان سرعت به نمایش بگذارند. کارکنان آکواریوم کالیفرنیا سعی کردند از یک اختاپوس در حال حمله به خرچنگ عکس بگیرند. اختاپوس آنقدر سریع به سمت طعمه خود هجوم آورد که همیشه چربی روی فیلم وجود داشت، حتی زمانی که با بالاترین سرعت عکس می گرفت. پس پرتاب صدم ثانیه طول کشید! معمولاً اختاپوس ها نسبتاً آهسته شنا می کنند. جوزف سینله که مهاجرت اختاپوس ها را مطالعه کرده بود، محاسبه کرد که یک اختاپوس به اندازه نیم متر با سرعت متوسط حدود پانزده کیلومتر در ساعت روی دریا شناور است. هر جریان آبی که از قیف به بیرون پرتاب می شود، آن را دو تا دو و نیم متر به جلو هل می دهد (یا بهتر است بگوییم، به عقب، زیرا اختاپوس به عقب شنا می کند).

نیروی محرکه جت را می توان در دنیای گیاهان نیز یافت. به عنوان مثال، میوه های رسیده «خیار دیوانه» با کوچکترین تماسی از ساقه بیرون می زند و یک مایع چسبنده با دانه ها با قدرت از سوراخ بیرون پرتاب می شود. در عین حال، خود خیار در جهت مخالف تا 12 متر پرواز می کند.

با دانستن قانون بقای تکانه، می توانید سرعت حرکت خود را در فضای باز تغییر دهید. اگر در یک قایق هستید و چندین سنگ سنگین دارید، با پرتاب سنگ در جهت خاصی، در جهت مخالف حرکت خواهید کرد. در فضای بیرونی نیز همین اتفاق خواهد افتاد، اما در آنجا از موتورهای جت برای این کار استفاده می کنند.

استفاده از نیروی محرکه جت در فناوری

در پایان هزاره اول پس از میلاد، چین نیروی محرکه جت را اختراع کرد، که راکت ها را به حرکت در می آورد - لوله های بامبو پر از باروت، آنها همچنین به عنوان سرگرمی مورد استفاده قرار می گرفتند. یکی از اولین پروژه های خودروها نیز با موتور جت بود و این پروژه متعلق به نیوتن بود.

نویسنده اولین پروژه جهان از هواپیمای جت طراحی شده برای پرواز انسان، انقلابی روسیه N.I. کیبالچیچ. او در 3 آوریل 1881 به دلیل شرکت در سوء قصد به امپراتور الکساندر دوم اعدام شد. او پس از صدور حکم اعدام پروژه خود را در زندان توسعه داد. کیبالچیچ نوشت: «در زندان، چند روز قبل از مرگم، مشغول نوشتن این پروژه هستم. من به امکان‌پذیری ایده‌ام ایمان دارم و این باور مرا در موقعیت وحشتناکم حمایت می‌کند... با مرگ با آرامش روبرو خواهم شد، زیرا می‌دانم ایده‌ام با من از بین نمی‌رود.»

ایده استفاده از موشک برای پروازهای فضایی در آغاز قرن جاری توسط دانشمند روسی کنستانتین ادواردوویچ تسیولکوفسکی مطرح شد. در سال 1903 مقاله ای از معلم ورزشگاه کالوگا K.E. Tsiolkovsky "کاوش در فضاهای جهان توسط دستگاه های جت". این کار حاوی مهمترین معادله ریاضی برای فضانوردی است که اکنون به عنوان "فرمول Tsiolkovsky" شناخته می شود، که حرکت جسمی با جرم متغیر را توصیف می کند. در آینده، او طرحی برای موتور موشک با سوخت مایع ایجاد کرد، یک طرح موشک چند مرحله ای را پیشنهاد کرد و ایده امکان ایجاد کل شهرهای فضایی در مدار نزدیک به زمین را بیان کرد. او نشان داد که تنها وسیله ای که می تواند بر نیروی گرانش غلبه کند موشک است، یعنی. دستگاه با موتور جت با استفاده از سوخت و یک اکسید کننده که روی خود دستگاه قرار دارد.

موتور جتموتوری است که انرژی شیمیایی سوخت را به انرژی جنبشی یک جت گاز تبدیل می کند در حالی که موتور در جهت مخالف سرعت می گیرد.

ایده K.E. Tsiolkovsky توسط دانشمندان شوروی تحت رهبری آکادمیک سرگئی پاولوویچ کورولف اجرا شد. اولین ماهواره زمین مصنوعی با استفاده از موشک در 4 اکتبر 1957 در اتحاد جماهیر شوروی پرتاب شد.

اصل پیشرانه جت به طور گسترده در هوانوردی و فضانوردی استفاده می شود. در فضای بیرونی، هیچ وسیله ای وجود ندارد که بدن بتواند با آن تعامل داشته باشد و در نتیجه جهت و مدول سرعت خود را تغییر دهد، بنابراین، برای پروازهای فضایی، فقط از هواپیماهای جت، یعنی موشک، می توان استفاده کرد.

دستگاه موشک

حرکت موشک بر اساس قانون بقای تکانه است. اگر در نقطه‌ای از زمان جسمی از موشک دور پرتاب شود، همان ضربه را به دست می‌آورد، اما در جهت مخالف هدایت می‌شود.

در هر موشک، صرف نظر از طراحی آن، همیشه یک پوسته و سوخت با یک اکسید کننده وجود دارد. پوسته موشک شامل یک محموله (در این مورد، یک فضاپیما)، یک محفظه ابزار و یک موتور (محفظه احتراق، پمپ ها و غیره) است.

بخش عمده ای از موشک سوخت با اکسید کننده است (یک اکسید کننده برای حفظ احتراق سوخت مورد نیاز است، زیرا اکسیژن در فضا وجود ندارد).

سوخت و اکسید کننده به داخل محفظه احتراق پمپ می شوند. سوخت، سوزاندن، به گاز با دمای بالا و فشار بالا تبدیل می شود. به دلیل اختلاف فشار زیاد در محفظه احتراق و فضای بیرونی، گازهای حاصل از محفظه احتراق در یک جت قدرتمند از طریق یک زنگ مخصوص شکل به نام نازل به بیرون هجوم می‌آورند. هدف نازل افزایش سرعت جت است.

قبل از پرتاب موشک، ضربه آن صفر است. در نتیجه فعل و انفعال گاز در محفظه احتراق و سایر قسمت های موشک، گازی که از نازل خارج می شود، ضربه خاصی دریافت می کند. سپس موشک یک سیستم بسته است و کل ضربه آن حتی پس از پرتاب باید برابر با صفر باشد. بنابراین، پوسته موشک به طور کامل، که در آن است، ضربه ای برابر با اندازه حرکت گاز، اما در جهت مخالف دریافت می کند.

پرجرم ترین قسمت موشک که برای پرتاب و شتاب بخشیدن به کل موشک طراحی شده است مرحله اول نامیده می شود. هنگامی که اولین مرحله عظیم یک موشک چند مرحله ای در حین شتاب سوخت تمام می شود، جدا می شود. شتاب بیشتر توسط مرحله دوم کم حجم تر ادامه می یابد و به سرعتی که قبلاً با کمک مرحله اول به دست آمده بود، مقداری سرعت بیشتری اضافه می کند و سپس جدا می شود. مرحله سوم به افزایش سرعت به مقدار لازم ادامه می دهد و محموله را به مدار می رساند.

اولین فردی که در فضا پرواز کرد یک شهروند بود اتحاد جماهیر شوروییوری آلکسیویچ گاگارین. 12 آوریل 1961 او با ماهواره وستوک دور کره زمین چرخید

راکت های شوروی اولین موشک هایی بودند که به ماه رسیدند، دور ماه چرخیدند و از سمت نامرئی آن از زمین عکس گرفتند، اولین موشک هایی بودند که به سیاره زهره رسیدند و ابزارهای علمی را به سطح آن رساندند. در سال 1986، دو فضاپیمای شوروی "Vega-1" و "Vega-2" دنباله دار هالی را از فاصله نزدیک بررسی کردند و هر 76 سال یک بار به خورشید نزدیک شدند.

سیستم های. تکنیک تمرین فیزیکی... نتیجه هدف جنبشوابسته نیست به ... طبیعتنیروهای شفابخش طبیعتبا ترکیبی از نیروهای اینرسی تأثیر قابل توجهی دارند، واکنش پذیرو انقباضات عضلانی متمرکز ...

اسلاید 2

استفاده از نیروی محرکه جت در طبیعت

بسیاری از ما در زندگی خود هنگام شنا در دریا با چتر دریایی ملاقات کرده ایم. اما تعداد کمی از مردم فکر می کردند که چتر دریایی از نیروی محرکه جت برای حرکت استفاده می کند. و اغلب کارایی بی مهرگان دریایی با استفاده از نیروی محرکه جت بسیار بالاتر از اختراعات تکنولوژیکی است.

اسلاید 3

نیروی محرکه جت توسط بسیاری از نرم تنان - اختاپوس، ماهی مرکب، ماهی مرکب استفاده می شود.

اسلاید 4

کاسه ماهی

اسلاید 5

ماهی مرکب

ماهی مرکب در ناوبری جت به بالاترین کمال رسیده است. بدن آنها حتی موشک را با اشکال بیرونی خود کپی می کند (یا بهتر است بگوییم موشک از ماهی مرکب کپی می کند، زیرا در این مورد اولویت غیرقابل انکاری دارد).

اسلاید 6

اسلاید 7

ماهی مرکب پرنده

این حیوان کوچکی به اندازه شاه ماهی است. او با چنان شور و شتابی به دنبال ماهی می رود که اغلب از آب بیرون می پرد و مانند تیری روی سطح آن را جارو می کند. مرکب خلبان با ایجاد حداکثر نیروی رانش جت در آب، به هوا بلند می شود و بیش از پنجاه متر بر فراز امواج پرواز می کند. اوج پرواز یک موشک زنده به قدری بالای آب قرار دارد که ماهی مرکب پرنده اغلب روی عرشه کشتی های اقیانوس پیما فرود می آیند. ارتفاع چهار تا پنج متری رکوردی نیست که ماهی مرکب به آسمان برود. گاهی اوقات آنها حتی بالاتر پرواز می کنند.

اسلاید 8

اختاپوس

مفهوم رانش جت و رانش جت

نیروی محرکه راکتیو (از نظر نمونه هایی در ماهیت)- حرکتی که وقتی قسمتی از بدن با سرعت معینی از بدن جدا می شود اتفاق می افتد.

اصل رانش جت بر اساس قانون بقای تکانه برای یک سیستم مکانیکی جدا شده از اجسام است:

یعنی تکانه کل سیستم ذرات یک مقدار ثابت است. با غیبت تاثیرات خارجیضربه سیستم برابر با صفر است و امکان تغییر آن از داخل به دلیل رانش جت وجود دارد.

رانش جت (از نظر نمونه هایی در طبیعت)- نیروی واکنش ذرات جداکننده که در نقطه مرکز خروجی (برای موشک - مرکز برش نازل موتور) اعمال می شود و بر خلاف بردار سرعت ذرات جداکننده هدایت می شود.

توده بدن در حال کار (موشک)

شتاب کلی سیال کار

سرعت خروج ذرات جداکننده (گازها)

مصرف سوخت در ثانیه

نمونه هایی از رانش جت در طبیعت بی جان

نیروی محرکه جت را می توان در دنیای گیاهان نیز یافت. در کشورهای جنوبی (و همچنین در سواحل دریای سیاه ما) گیاهی به نام "خیار دیوانه" رشد می کند.

نام لاتین جنس Ecballium از آن گرفته شده است کلمه یونانیبا معنی - من آن را بیرون می اندازم، با توجه به ساختار میوه ای که دانه ها را بیرون می اندازد.

میوه های خیار دیوانه به رنگ سبز خاکستری یا سبز، آبدار، مستطیلی یا بیضی شکل، به طول 4-6 سانتی متر، عرض 1.5-2.5 سانتی متر، موز، در دو انتها مات، چند اسپرم هستند (شکل 1). دانه ها دراز، کوچک، فشرده، صاف، با حاشیه باریک، حدود 4 میلی متر طول دارند. هنگامی که دانه ها می رسند، بافت اطراف به یک توده مخاطی تبدیل می شود. در همین زمان فشار زیادی در میوه ایجاد می شود که در نتیجه میوه از ساقه جدا می شود و دانه ها به همراه مخاط از سوراخ ایجاد شده به زور به بیرون پرتاب می شوند. در همان زمان، خود خیارها در جهت مخالف پرواز می کنند. یک خیار دیوانه (در غیر این صورت "تپانچه خانم" نامیده می شود) بیش از 12 متر شلیک می کند (شکل 2).

نمونه هایی از رانش جت در قلمرو حیوانات

موجودات دریایی

بسیاری از حیوانات دریایی از نیروی محرکه جت برای حرکت استفاده می کنند، از جمله چتر دریایی، گوش ماهی، اختاپوس ها، ماهی مرکب، ده ماهی، سالپ ها، برخی از انواع پلانکتون ها. همه آنها از واکنش جریان آب خارج شده استفاده می کنند، تفاوت در ساختار بدن و بنابراین در روش دریافت و رهاسازی آب است.

صدف حلزونی (شکل 3) به دلیل نیروی واکنشی جریان آب خارج شده از پوسته با فشرده سازی شدید دریچه های آن حرکت می کند. او در مواقع خطر از این نوع حرکت استفاده می کند.

اختاپوس ها (شکل 4) و اختاپوس ها (شکل 5) آب را از طریق شکاف جانبی و قیف مخصوص جلوی بدن وارد حفره آبشش می کنند و سپس جریانی از آب را به شدت از داخل قیف خارج می کنند. ماهی ماهی لوله قیف را به پهلو یا پشت هدایت می کند و با فشار سریع آب از آن، می تواند در جهات مختلف حرکت کند. اختاپوس ها، شاخک های خود را روی سرشان تا می کنند، به بدن خود شکلی روان می بخشند و بنابراین می توانند حرکت خود را کنترل کنند و جهت آن را تغییر دهند.

اختاپوس ها حتی می توانند پرواز کنند. ژان ورانی، طبیعت‌شناس فرانسوی، اختاپوس معمولی را در آکواریوم دید که سرعتش را بالا می‌برد و ناگهان از آب به سمت عقب پرید. او پس از تشریح یک قوس به طول پنج متر در هوا، دوباره به داخل آکواریوم رفت. با جمع آوری سرعت برای پرش، اختاپوس نه تنها به دلیل رانش جت حرکت کرد، بلکه با شاخک ها پارو زد.

سالپا (شکل 6) حیوانی دریایی با بدنی شفاف است که هنگام حرکت از دهانه جلویی آب می گیرد و آب وارد حفره ای وسیع می شود که آبشش ها در داخل آن به صورت مورب کشیده شده اند. به محض اینکه حیوان جرعه ای طولانی از آب بنوشد، سوراخ بسته می شود. سپس ماهیچه های طولی و عرضی سالپا منقبض می شوند، تمام بدن منقبض می شود و آب از طریق دهانه خلفی به بیرون رانده می شود.

ماهی مرکب (شکل 7). بافت عضلانی - گوشته از همه طرف بدن نرم تن را احاطه کرده است، حجم حفره آن تقریباً نصف حجم بدن ماهی مرکب است. حیوان آب را در داخل حفره گوشته می مکد و سپس به طور ناگهانی جریانی از آب را از طریق یک نازل باریک به بیرون پرتاب می کند و با سرعت زیاد به سمت عقب حرکت می کند. در این حالت، هر ده شاخک ماهی مرکب به صورت گره ای بالای سر جمع می شود و شکلی روان به خود می گیرد. نازل مجهز به یک دریچه مخصوص است و ماهیچه ها می توانند آن را بچرخانند و جهت حرکت را تغییر دهند. موتور ماهی مرکب بسیار مقرون به صرفه است و قادر به سرعت 60 تا 70 کیلومتر در ساعت است. ماهی مرکب با خم کردن شاخک های تا شده در یک بسته به راست، چپ، بالا یا پایین، در یک جهت یا جهت دیگر می چرخد. از آنجا که چنین سکان، در مقایسه با خود حیوان، بسیار است اندازه های بزرگ، سپس حرکت خفیف آن کافی است تا ماهی مرکب حتی با سرعت کامل از برخورد با مانع به راحتی طفره برود. اما زمانی که نیاز به شنای سریع دارید، قیف همیشه درست بین شاخک‌ها قرار می‌گیرد و ماهی مرکب با دم خود به جلو می‌رود.

بهترین خلبان نرم تن ماهی مرکب تنگی است. ملوانان آن را "مرکب پرنده" می نامند. او با چنان شور و شتابی به دنبال ماهی می رود که اغلب از آب بیرون می پرد و مانند تیری روی سطح آن را جارو می کند. او به این ترفند متوسل می شود و زندگی خود را از دست شکارچیان - ماهی تن و ماهی خال مخالی نجات می دهد. مرکب خلبان با ایجاد حداکثر نیروی رانش جت در آب، به هوا بلند می شود و بیش از پنجاه متر بر فراز امواج پرواز می کند. اوج پرواز یک موشک زنده به قدری بالای آب قرار دارد که ماهی مرکب پرنده اغلب روی عرشه کشتی های اقیانوس پیما فرود می آیند. ارتفاع چهار تا پنج متری رکوردی نیست که ماهی مرکب به آسمان برود. گاهی اوقات آنها حتی بالاتر پرواز می کنند.

محقق انگلیسی صدف، دکتر ریس، در مقاله علمیماهی مرکب (فقط 16 سانتیمتر) که با طی مسافت نسبتاً زیادی در هوا، روی پل قایق بادبانی که تقریباً هفت متر بالاتر از آب بود سقوط کرد.

حشرات

لارو سنجاقک نیز به روشی مشابه حرکت می کند. و نه همه، بلکه لاروهای شکم دراز و فعال شنای آبهای ایستاده (خانواده راکرها) و جاری (خانواده Cordulegastra) و همچنین لاروهای خزنده شکم کوتاه آبهای ایستاده. لارو عمدتاً در لحظه خطر از حرکت واکنشی استفاده می کند تا به سرعت به مکان دیگری حرکت کند. این روش حرکت مانور دقیقی را ارائه نمی دهد و برای تعقیب طعمه مناسب نیست. اما لاروهای بازوهای راک کسی را تعقیب نمی کنند - آنها شکار را از یک کمین ترجیح می دهند.

روده عقبی لارو سنجاقک علاوه بر وظیفه اصلی خود، نقش اندام حرکتی را نیز ایفا می کند. آب روده عقبی را پر می کند، سپس با قدرت به بیرون پرتاب می شود و لارو بر اساس اصل رانش جت 6-8 سانتی متر حرکت می کند.

فن آوری طبیعت رانش جت

کاربرد