Կենդանիների թագավորությունում ռեակտիվ շարժիչի օրինակներ. Ռեակտիվ շարժում բնության և տեխնոլոգիայի մեջ

Դրանով ռեակտիվությունն ու շարժումը բավականին տարածված երեւույթ է բնության մեջ։ Դե, գիտնականներն ու գյուտարարները «լրտեսեցին» և օգտագործեցին այն իրենց մեջ տեխնիկական զարգացումներ... Ամենուր կարելի է տեսնել ռեակտիվ շարժիչի օրինակներ։ Հաճախ մենք ինքներս ուշադրություն չենք դարձնում այն ​​փաստին, որ այս կամ այն ​​առարկան՝ կենդանի էակը, տեխնիկական մեխանիզմը, շարժվում է այս երեւույթի օգնությամբ։

Ի՞նչ է ռեակտիվ շարժիչը:

Կենդանի բնության մեջ ռեակտիվությունը շարժում է, որը կարող է առաջանալ այն դեպքում, երբ մասնիկը այն բաժանում է մարմնից որոշակի արագությամբ։ Տեխնոլոգիայում ռեակտիվ շարժիչը օգտագործում է նույն սկզբունքը՝ իմպուլսների պահպանման օրենքը: Տեխնոլոգիայի ռեակտիվ շարժիչի օրինակներ. հրթիռում, որը բաղկացած է պատյանից (որը ներառում է նաև շարժիչ, կառավարման սարքեր, բեռներ տեղափոխելու համար օգտակար տարածք) և օքսիդիչով վառելիք, վառելիքը այրվում է, վերածվում գազերի, որոնք դուրս են թափվում վարդակներ հզոր շիթով, ամբողջ կառուցվածքին հակառակ ուղղությամբ արագություն տալով:

Բնության մեջ ռեակտիվ շարժիչի օրինակներ

Շատ կենդանի արարածներ օգտագործում են շարժման այս սկզբունքը։ Բնորոշ է ճպուռների, մեդուզաների, փափկամարմինների որոշ տեսակների թրթուրներին՝ թրթուրներ, դանակներ, ութոտնուկներ, կաղամարներ։ Եվ մեջ բուսական աշխարհ- Երկրի ֆլորան - կան նաև տեսակներ, որոնք օգտագործում են այս երևույթը սերմնավորման համար:

«Շպրտող վարունգ»

Ֆլորան ներկայացնում է ռեակտիվ շարժիչի օրինակներ: Միայն կողմից արտաքին տեսքտարօրինակ մականունով այս բույսը նման է այն վարունգին, որին մենք սովոր ենք։ Իսկ «խելագար» էպիտետը ձեռք է բերել սերմերը տարածելու ոչ այնքան ծանոթ եղանակի պատճառով։ Հասունանալով՝ բույսի պտուղները ցողում են ցողուններից։ Արդյունքը անցք է, որի միջով վարունգը ռեակտիվության միջոցով դուրս է հանում բազմացող սերմեր պարունակող հեղուկը: Իսկ պտուղն ինքնին կարող է թռչել մինչև 12 մետր հեռավորության վրա կրակոցի հակառակ ուղղությամբ։

Ինչպե՞ս է դանակը շարժվում:

Ռեակտիվ շարժիչների օրինակները բավականին լավ ներկայացված են կենդանական աշխարհում: Դանակը գլխոտանի փափկամարմին է, որն ունի հատուկ ձագար, որը գտնվում է մարմնի առջևում։ Դրա միջով (և նաև լրացուցիչ կողային ճեղքով) ջուրը ներթափանցում է կենդանու մարմին՝ մաղձի խոռոչ։ Այնուհետև հեղուկը կտրուկ դուրս է շպրտվում ձագարի միջով, և դանակները կարող են հատուկ խողովակ ուղղել դեպի կողք կամ ետ: Ստացված հակադարձ ուժը ապահովում է շարժում տարբեր ուղղություններով:

Սալպա

Թունիկավորների ընտանիքի այս կենդանիները բնության մեջ ռեակտիվ շարժիչի վառ օրինակներ են: Նրանք ունեն կիսաթափանցիկ գլանաձեւ մարմիններ։ փոքր չափսև ապրել մակերեսային ջրերհամաշխարհային օվկիանոսի. Շարժվելիս կենդանին ջուր է քաշում մարմնի առջևում գտնվող անցքից։ Հեղուկը դրվում է նրա մարմնի լայն խոռոչում, որի մեջ խռիկները գտնվում են անկյունագծով։ Սալպան մի կում ջուր է խմում, և միևնույն ժամանակ անցքը ամուր փակվում է, իսկ մարմնի մկանները՝ լայնակի և երկայնական, կծկվում են։ Դրանից սալպայի ամբողջ մարմինը սեղմվում է, և ջուրը կտրուկ հեռանում է հետևի բացվածքից։ Այսպիսով, սալփերը ջրի տարերքում իրենց շարժման մեջ օգտագործում են ռեակտիվության սկզբունքը։

Մեդուզա, փափկամարմին, պլանկտոն

Ծովում դեռ կան բնակիչներ, որոնք շարժվում են Նույն կերպ... Բոլորին, գոնե մեկ անգամ, հաստատ, ափին հանգստանալիս, դիմավորել են ջրում տարբեր տեսակներմեդուզա. Բայց նրանք նաև շարժվում են՝ օգտագործելով ռեակտիվությունը: Ծովային պլանկտոնը, ավելի ճիշտ՝ նրա որոշ տեսակներ, փափկամարմիններ և սափորներ, նրանք բոլորն էլ այսպես են շարժվում։

Մարմինների ռեակտիվ շարժիչի օրինակներ. Կաղամար

Կաղամարը մարմնի յուրահատուկ կառուցվածք ունի։ Իրականում, իր կառուցվածքում իր բնույթով դրված է գերազանց արդյունավետությամբ հզոր ռեակտիվ շարժիչ: Ծովերի և օվկիանոսների կենդանական աշխարհի այս ներկայացուցիչը երբեմն ապրում է մեծ խորություններում և հասնում հսկայական չափերի։ Նույնիսկ կենդանու մարմինն իր ձևերով հրթիռ է հիշեցնում։ Ավելի ճիշտ՝ սա գիտնականների հայտնագործած ժամանակակից հրթիռն է, որը նմանակում է բնության կողմից ստեղծված կաղամարների ձևերին։ Ավելին, լողակը օգտագործվում է ջրային միջավայրում հանգիստ շարժումների համար, բայց եթե ցնցում է պետք, ապա ռեակտիվության սկզբունքը:

Եթե ​​ձեզ հարցնեն՝ բերեք բնության մեջ ռեակտիվ շարժիչի օրինակներ, ապա առաջին հերթին կարելի է խոսել այս փափկամարմինի մասին։ Նրա մկանային թիկնոցը շրջապատում է մարմնի խոռոչը: Ջուրն այնտեղ ներծծվում է դրսից, այնուհետև բավականին կտրուկ դուրս է նետվում նեղ վարդակով (հրթիռի վարդակ հիշեցնող): Արդյունք. կաղամարը ետ է պտտվում: Այս հատկությունը թույլ է տալիս կենդանուն շարժվել բավականին մեծ արագությամբ՝ շրջանցելով իր զոհին կամ խուսափելով հետապնդումից: Այն կարող է զարգացնել արագություն, որը կհամապատասխանի լավ սարքավորված ժամանակակից նավին՝ ժամում մինչև 70 կիլոմետր: Իսկ որոշ գիտնականներ, մանրամասն ուսումնասիրելով երեւույթը, խոսում են 150 կմ/ժ հասնելու արագության մասին։ Բացի այդ, օվկիանոսի այս ներկայացուցիչը լավ մանևրելու ունակություն ունի՝ կապված շոշափուկների՝ փաթեթով ծալված՝ ճիշտ ուղղությամբ շարժվելիս թեքվելով։

Հարցեր.

1. Իմպուլսի պահպանման օրենքի հիման վրա բացատրի՛ր, թե ինչու փուչիկշարժվում է հակառակ ուղղությամբ՝ դրանից դուրս եկող սեղմված օդի շիթով։

2. Բերե՛ք մարմինների շիթային շարժման օրինակներ:

Բնության մեջ օրինակ է ռեակտիվ շարժիչը բույսերում. խելագար վարունգի հասած պտուղները. և կենդանիներ՝ կաղամար, ութոտնուկ, մեդուզա, դանակներ և այլն (կենդանիները շարժվում են՝ դուրս շպրտելով իրենց կլանած ջուրը)։ Տեխնոլոգիայում ռեակտիվ շարժիչի ամենապարզ օրինակն է Segner անիվ, ավելին բարդ օրինակներեն՝ հրթիռների (տիեզերական, վառոդի, ռազմական), ջրային ռեակտիվ շարժիչով ջրային տրանսպորտային միջոցների (հիդրոմոտոցիկլետներ, նավակներ, մոտորանավերի), օդային ռեակտիվ շարժիչով օդային փոխադրամիջոցների (ռեակտիվ ինքնաթիռների) շարժում։

3. Ո՞րն է հրթիռների նպատակը։

Հրթիռները օգտագործվում են գիտության և տեխնիկայի տարբեր ոլորտներում՝ ռազմական գործերում, ին գիտական ​​հետազոտություն, տիեզերագնացության, սպորտի և զվարճանքի մեջ։

4. Անդրադառնալով Նկար 45-ին, թվարկեք ցանկացած տիեզերական հրթիռի հիմնական մասերը:

Տիեզերանավ, գործիքների խցիկ, օքսիդացնող բաք, վառելիքի բաք, պոմպեր, այրման խցիկ, վարդակ:

5. Նկարագրե՛ք հրթիռի սկզբունքը:

Իմպուլսի պահպանման օրենքի համաձայն՝ հրթիռը թռչում է այն պատճառով, որ որոշակի իմպուլսով գազերը դուրս են մղվում դրանից մեծ արագությամբ, իսկ հրթիռը արձակվում է նույն մեծության իմպուլսով, բայց ուղղված է հակառակ ուղղությամբ։ . Գազերը արտանետվում են վարդակով, որի մեջ վառելիքը այրվում է՝ հասնելով բարձր ջերմաստիճանիև ճնշում. Վարդակը ստանում է վառելիք և օքսիդիչ, որոնք պոմպերով մղվում են դրա մեջ:

6. Ի՞նչն է որոշում հրթիռի արագությունը:

Հրթիռի արագությունը հիմնականում կախված է գազերի արտահոսքի արագությունից և հրթիռի զանգվածից։ Գազերի հոսքի արագությունը կախված է վառելիքի տեսակից և օքսիդիչի տեսակից: Հրթիռի զանգվածը կախված է, օրինակ, նրանից, թե ինչ արագություն են ուզում ասել կամ որքան հեռու պետք է թռչի։

7. Ո՞րն է բազմաստիճան հրթիռների առավելությունը միաստիճան հրթիռների նկատմամբ:

Բազմաստիճան հրթիռները կարող են զարգացնել բարձր արագություններ և ավելի հեռու թռչել, քան միաստիճան հրթիռները:

8. Ինչպե՞ս է իրականացվում տիեզերանավի վայրէջքը։

Տիեզերանավի վայրէջքն իրականացվում է այնպես, որ մակերեսին մոտենալուն պես նրա արագությունը նվազում է։ Սա ձեռք է բերվում արգելակման համակարգի օգտագործմամբ, որի դերում կարող է գործել կա՛մ պարաշյուտային արգելակման համակարգը, կա՛մ արգելակումը կարող է իրականացվել հրթիռային շարժիչի միջոցով, մինչդեռ վարդակն ուղղված է դեպի ներքև (դեպի Երկիր, Լուսին և այլն): , որի պատճառով արագությունը մարված է։

Զորավարժություններ.

1. Մարդը 2 մ/վ արագությամբ շարժվող նավից նետում է 5 կգ կշռող թիակ. հորիզոնական արագություն 8 մ/վ-ը հակառակ է նավակի շարժմանը: Ի՞նչ արագությամբ է նավակը սկսել շարժվել նետումից հետո, եթե նրա զանգվածը մարդու զանգվածի հետ հավասար է 200 կգ:

2. Ի՞նչ արագություն կստանա հրթիռի մոդելը, եթե նրա պատյանի զանգվածը 300 գ է, վառոդի զանգվածը՝ 100 գ, իսկ գազերը վարդակից դուրս են մղվում 100 մ/վ արագությամբ։ (Գազի հոսքը վարդակից համարեք ակնթարթային):

3. Ի՞նչ սարքավորումների վրա և ինչպե՞ս է իրականացվում Նկար 47-ում ներկայացված փորձը: Ի՞նչ ֆիզիկական երևույթ է դրսևորվում այս դեպքում, ի՞նչ է դա և ո՞ր ֆիզիկական օրենքն է այս երևույթի հիմքում։
Նշում:ռետինե խողովակը տեղադրվել է ուղղահայաց, մինչև ջուրն անցնի դրա միջով:

Եռոտանի վրա ձագար է ամրացվել՝ օգտագործելով ամրակ, որի վրա ներքևից միացված է եղել ռետինե խողովակ՝ ծայրում կոր վարդակով, իսկ ներքևում դրվել է սկուտեղ։ Այնուհետև վերևից տարայից ջուրը լցնում էին ձագարի մեջ, մինչդեռ խողովակից ջուրը լցվում էր սկուտեղի մեջ, իսկ խողովակն ինքը տեղափոխվում էր ուղղահայաց դիրքից: Այս փորձը ծառայում է որպես ռեակտիվ շարժիչի օրինակ, որը հիմնված է իմպուլսի պահպանման օրենքի վրա:

4. Կատարեք 47-րդ նկարում ներկայացված փորձը: Երբ ռետինե խողովակը հնարավորինս շեղվում է ուղղահայացից, դադարեցրեք ջուրը ձագարի մեջ լցնել: Մինչ խողովակի մեջ մնացած ջուրը դուրս է հոսում, դիտեք, թե ինչպես կփոխվեն հետևյալ փոփոխությունները. բ) ռետինե խողովակի դիրքը. Բացատրեք երկու փոփոխությունները:

ա) ռեակտիվ ջրի թռիչքի տիրույթը կնվազի. բ) երբ ջուրը դուրս է հոսում, խողովակը կմոտենա հորիզոնական դիրքին: Այս երևույթները պայմանավորված են նրանով, որ խողովակի մեջ ջրի ճնշումը կնվազի, հետևաբար այն իմպուլսը, որով ջուրը դուրս է մղվում:

Շատերի համար «ռեակտիվ շարժիչ» հասկացությունը սերտորեն կապված է գիտության և տեխնիկայի, հատկապես ֆիզիկայի ժամանակակից նվաճումների հետ, և նրանց գլխում հայտնվում են ռեակտիվ ինքնաթիռների կամ նույնիսկ տիեզերանավերի պատկերները, որոնք թռչում են գերձայնային արագությամբ՝ օգտագործելով տխրահռչակ ռեակտիվ շարժիչներ: Իրականում, ռեակտիվ շարժիչի ֆենոմենը շատ ավելի հին է, քան նույնիսկ ինքը՝ մարդը, քանի որ այն հայտնվել է մեզանից շատ առաջ։ Այո, ռեակտիվ շարժիչ ուժը ակտիվորեն ներկայացված է բնության մեջ. մեդուզաները և դանակը միլիոնավոր տարիներ լողում են ծովի խորքերում նույն սկզբունքով, որով այսօր թռչում են ժամանակակից գերձայնային ռեակտիվ ինքնաթիռները:

Ռեակտիվ շարժիչի պատմություն

Հին ժամանակներից ի վեր տարբեր գիտնականներ դիտարկել են ռեակտիվ շարժիչի երևույթները բնության մեջ, ուստի հին հույն մաթեմատիկոս և մեխանիկ Հերոնը գրել է նրա մասին ավելի վաղ, քան որևէ մեկը, սակայն նա երբեք չի անցել տեսությունից այն կողմ:

Եթե ​​խոսենք ռեակտիվ շարժիչի գործնական կիրառման մասին, ապա այստեղ առաջինը հնարամիտ չինացիներն էին։ Մոտավորապես 13-րդ դարում նրանք կռահեցին, որ փոխառել են ութոտնուկների և դանակների շարժման սկզբունքը, երբ հայտնագործեցին առաջին հրթիռները, որոնք նրանք սկսեցին օգտագործել ինչպես հրավառության, այնպես էլ ռազմական գործողությունների համար (որպես մարտական ​​և ազդանշանային զենք): Քիչ անց չինացիների այս օգտակար գյուտը ընդունվեց արաբների, իսկ նրանցից արդեն եվրոպացիների կողմից։

Իհարկե, առաջին պայմանական հրթիռային հրթիռներն ունեին համեմատաբար պարզունակ դիզայն և մի քանի դար դրանք գործնականում ոչ մի կերպ չէին զարգանում, թվում էր, թե ռեակտիվ շարժիչի զարգացման պատմությունը կանգ է առել: Այս հարցում բեկում եղավ միայն 19-րդ դարում։

Ո՞վ է հայտնաբերել ռեակտիվ շարժիչը:

Թերևս «նոր ժամանակներում» ռեակտիվ շարժիչը հայտնաբերողի դափնիները կարելի է շնորհել Նիկոլայ Կիբալչիչին՝ ոչ միայն տաղանդավոր ռուս գյուտարարին, այլև հեղափոխական Նարոդնայա Վոլյային։ Նա ցարական բանտում նստած մարդկանց համար ստեղծեց ռեակտիվ շարժիչի և ինքնաթիռի իր նախագիծը: Հետագայում Կիբալչիչը մահապատժի ենթարկվեց իր հեղափոխական գործունեության համար, և նրա նախագիծը մնաց փոշի հավաքելով ցարական գաղտնի ոստիկանության արխիվների դարակներում։

Հետագայում այս ուղղությամբ Կիբալչիչի աշխատանքները հայտնաբերվեցին և համալրվեցին մեկ այլ տաղանդավոր գիտնական Կ.Ե.Ցիոլկովսկու աշխատություններով։ 1903 - 1914 թվականներին նա հրատարակել է մի շարք աշխատություններ, որոնցում համոզիչ կերպով ապացուցել է ռեակտիվ շարժիչ ուժի կիրառման հնարավորությունը տիեզերական տիեզերանավերի ստեղծման համար։ Նա ձևավորեց նաև բազմաստիճան հրթիռների կիրառման սկզբունքը։ Մինչ օրս Ցիոլկովսկու շատ գաղափարներ օգտագործվում են հրթիռաշինության մեջ։

Բնության մեջ ռեակտիվ շարժիչի օրինակներ

Անշուշտ ծովում լողալիս տեսել եք մեդուզաներ, բայց հազիվ թե մտածեիք, որ այս զարմանահրաշ (և առավել եւս՝ դանդաղ) արարածները շարժվում են հենց ռեակտիվ շարժիչի օգնությամբ։ Մասնավորապես, փոքրացնելով իրենց թափանցիկ գմբեթը՝ նրանք դուրս են քամում ջուրը, որը մեդուզաների համար յուրօրինակ «ռեակտիվ շարժիչ» է ծառայում։

Դանակաձուկը նույնպես ունի շարժման նմանատիպ մեխանիզմ՝ մարմնի առջևի հատուկ ձագարով և կողային ճեղքով ջուրը քաշում է իր մաղձի խոռոչի մեջ, այնուհետև այն ուժգին դուրս է նետում ձագարի միջով՝ ուղղված դեպի հետ կամ կողք (կախված. ցանկալի դանակի շարժման ուղղությունը):

Բայց բնության կողմից ստեղծված ամենահետաքրքիր ռեակտիվ շարժիչը կա կաղամարների մեջ է, որը միանգամայն իրավամբ կարելի է անվանել «կենդանի տորպեդներ»։ Իրոք, նույնիսկ այս կենդանիների մարմինն իր ձևով հրթիռ է հիշեցնում, թեև իրականում ամեն ինչ ճիշտ հակառակն է՝ դա իր դիզայնով հրթիռ է, որը կրկնօրինակում է կաղամարի մարմինը:

Եթե ​​կաղամարը պետք է արագ նետում կատարի, նա օգտագործում է իր բնական ռեակտիվ շարժիչը: Նրա մարմինը շրջապատված է թիկնոցով, հատուկ մկանային հյուսվածքով, և ամբողջ կաղամարի ծավալի կեսն ընկնում է թիկնոցի խոռոչի վրա, որի մեջ նա ջուր է ներծծում։ Այնուհետև նա կտրուկ դուրս է նետում ջրի հավաքված հոսքը նեղ վարդակի միջով, մինչդեռ իր բոլոր տասը շոշափուկները ծալում է գլխի վրա այնպես, որ ձեռք բերի հարթ ձև: Նման առաջադեմ ռեակտիվ նավիգացիայի շնորհիվ կաղամարները կարող են հասնել ժամում 60-70 կմ տպավորիչ արագության։

Բնության մեջ ռեակտիվ շարժիչի սեփականատերերի թվում կան բույսեր, մասնավորապես, այսպես կոչված, «խելագար վարունգ»: Երբ նրա պտուղները հասունանում են, ի պատասխան ամենաթեթև հպման, այն սերմերով դուրս է հանում սնձան

Ռեակտիվ շարժման օրենքը

Կաղամարները, «խելագար վարունգները», մեդուզաները և այլ դիպուկներ հնագույն ժամանակներից օգտագործում են ռեակտիվ շարժիչ՝ չմտածելով դրա ֆիզիկական էության մասին, բայց մենք կփորձենք պարզել, թե որն է ռեակտիվ շարժիչի էությունը, ինչ շարժում է կոչվում ռեակտիվ, և տվեք դրա սահմանումը:

Սկսնակների համար կարող եք դիմել պարզ փորձ- եթե սովորական օդապարիկը օդով փչվի և առանց կապելու, թող թռչի, այն արագ կթռչի այնքան, մինչև օդը վերջանա: Այս երևույթը բացատրվում է Նյուտոնի երրորդ օրենքով, որն ասում է, որ երկու մարմին փոխազդում են մեծությամբ հավասար և ուղղությամբ հակառակ ուժերի հետ։

Այսինքն՝ նրանից դուրս եկող օդային հոսքերի վրա գնդակի ազդեցության ուժը հավասար է այն ուժին, որով օդը հրում է գնդակը իրենից։ Հրթիռն աշխատում է գնդակի նման, որը մեծ արագությամբ դուրս է նետում իր զանգվածի մի մասը՝ հակառակ ուղղությամբ ստանալով ուժեղ արագացում։

Իմպուլսի և ռեակտիվ շարժիչի պահպանման օրենքը

Ֆիզիկան բացատրում է ռեակտիվ շարժիչի գործընթացը: Իմպուլսը մարմնի զանգվածի արտադրյալն է իր արագությամբ (մվ): Երբ հրթիռը գտնվում է հանգստի վիճակում, նրա իմպուլսը և արագությունը զրոյական են: Երբ ռեակտիվ հոսքը սկսում է դուրս նետվել դրանից, ապա մնացածը, իմպուլսի պահպանման օրենքի համաձայն, պետք է ձեռք բերի այնպիսի արագություն, որով ընդհանուր իմպուլսը դեռ հավասար կլինի զրոյի։

Ռեակտիվ շարժիչի բանաձև

Ընդհանուր առմամբ, ռեակտիվ շարժիչը կարելի է նկարագրել հետևյալ բանաձևով.
m s v s + m p v p = 0
m s v s = -m p v p

որտեղ m s v s-ը գազի շիթով ստեղծված իմպուլսն է, m p v p-ն հրթիռի ստացած իմպուլսն է:

Մինուս նշանը ցույց է տալիս, որ հրթիռի շարժման ուղղությունը և շիթային շարժման ուժը հակառակ են։

Ռեակտիվ շարժիչ տեխնոլոգիայի մեջ - ռեակտիվ շարժիչի շահագործման սկզբունքը

Վ ժամանակակից տեխնոլոգիառեակտիվ շարժիչը շատ է խաղում կարևոր դեր, ուստի ռեակտիվ շարժիչները շարժում են ինքնաթիռներ, տիեզերանավեր։ Ռեակտիվ շարժիչի իրական դիզայնը կարող է տարբերվել՝ կախված դրա չափից և նպատակից: Բայց այսպես թե այնպես, նրանցից յուրաքանչյուրն ունի

• վառելիքի մատակարարում,
• վառելիքի այրման պալատ,
• վարդակ, որի խնդիրն է արագացնել ռեակտիվ հոսքը:

Ահա թե ինչ տեսք ունի ռեակտիվ շարժիչը.

Ռեակտիվ շարժիչ, տեսանյութ

Եվ վերջապես, զվարճալի տեսանյութ ռեակտիվ շարժիչով ֆիզիկայի փորձերի մասին:

Մարդկանց մեծամասնության համար «ռեակտիվ շարժիչ» տերմինը ներկայացված է գիտության և տեխնիկայի ժամանակակից առաջընթացի տեսքով, հատկապես ֆիզիկայի ոլորտում: Շատերը տեխնոլոգիայի մեջ ասոցացնում են ռեակտիվ շարժիչը տիեզերանավեր, արբանյակներ և ռեակտիվ ինքնաթիռներ։ Պարզվում է, որ ռեակտիվ շարժիչի ֆենոմենը եղել է շատ ավելի վաղ, քան ինքը՝ մարդը, և նրանից անկախ։ Մարդիկ կարողացան հասկանալ, օգտագործել և զարգացնել միայն այն, ինչը ենթակա է բնության և տիեզերքի օրենքներին:

Ի՞նչ է ռեակտիվ շարժիչը:

Վրա Անգլերեն Լեզու«ջեթ» բառը հնչում է որպես «ջեթ»: Նշանակում է մարմնի շարժում, որը ձևավորվում է նրանից մի մասը որոշակի արագությամբ բաժանելու գործընթացում։ Հայտնվում է ուժ, որը շարժում է մարմինը ներս հակառակ կողմըշարժման ուղղությունից՝ նրանից մի հատված առանձնացնելով։ Ամեն անգամ, երբ նյութը դուրս է քաշվում առարկայից, և առարկան շարժվում է հակառակ ուղղությամբ, տեղի է ունենում ռեակտիվ շարժում: Օբյեկտները օդ բարձրացնելու համար ինժեներները պետք է նախագծեն հզոր հրթիռային կայան։ Հրթիռային շարժիչները բոցի շիթեր արձակելով՝ այն բարձրացնում են դեպի Երկրի ուղեծիր: Երբեմն հրթիռները արձակում են արբանյակներ և տիեզերական զոնդեր:

Ինչ վերաբերում է օդանավերին և ռազմական ինքնաթիռներին, ապա դրանց շահագործման սկզբունքը որոշակիորեն հիշեցնում է թռիչքի հրթիռը. ֆիզիկական մարմինը արձագանքում է արտանետվող գազի հզոր շիթին, ինչի արդյունքում այն ​​շարժվում է հակառակ ուղղությամբ: Սա ռեակտիվ ինքնաթիռի հիմնական սկզբունքն է:

Նյուտոնի օրենքները ռեակտիվ շարժման մեջ

Ինժեներներն իրենց զարգացումները հիմնում են տիեզերքի սկզբունքների վրա, որոնք առաջին անգամ մանրամասն նկարագրված են ականավոր բրիտանացի գիտնական Իսահակ Նյուտոնի աշխատություններում, ով ապրել է 17-րդ դարի վերջին: Նյուտոնի օրենքները նկարագրում են ձգողության մեխանիզմները և մեզ ասում, թե ինչ է տեղի ունենում, երբ իրերը շարժվում են: Դրանք հատկապես պարզ են տիեզերքում մարմինների շարժումը բացատրելիս։

Նյուտոնի երկրորդ օրենքը սահմանում է, որ շարժվող առարկայի ուժը կախված է նրանից, թե որքան նյութ է այն պարունակում, այլ կերպ ասած՝ նրա զանգվածը և շարժման արագության (արագացման) փոփոխությունները։ Սա նշանակում է, որ հզոր հրթիռ ստեղծելու համար անհրաժեշտ է, որ այն անընդհատ կրակի մեծ թվովբարձր արագությամբ էներգիա: Նյուտոնի երրորդ օրենքն ասում է, որ յուրաքանչյուր գործողության համար կլինի հավասար ուժ, բայց հակառակ արձագանքը հակադրությունն է: Ռեակտիվ շարժիչները բնության և տեխնիկայի մեջ ենթարկվում են այս օրենքներին: Հրթիռի դեպքում գործողության ուժը նյութն է, որը դուրս է մղվում արտանետվող խողովակից: Հակազդող միջոցը հրթիռն առաջ մղելն է։ Դա նրանից արտանետումների ուժն է, որ հրում է հրթիռը։ Տիեզերքում, որտեղ հրթիռը գործնականում կշիռ չունի, հրթիռի շարժիչներից նույնիսկ մի փոքր հրում կարող է առաջացնել մեծ նավարագ թռչել առաջ.

Տեխնիկա, օգտագործելով ռեակտիվ շարժիչ

Ռեակտիվ շարժիչի ֆիզիկան այն է, որ մարմնի արագացումը կամ դանդաղումը տեղի է ունենում առանց շրջակա մարմինների ազդեցության: Գործընթացը տեղի է ունենում համակարգի մի մասի բաժանման պատճառով:

Տեխնոլոգիայում ռեակտիվ շարժիչի օրինակներն են.

1. կրակոցից նահանջի երևույթը;
2. պայթյուններ;
3. հարվածներ դժբախտ պատահարների ժամանակ;
4. հզոր հրշեջ գուլպաներ օգտագործելիս հետ շեղվել;
5. ջրային ռեակտիվ շարժիչով նավակ;
6. ռեակտիվ ինքնաթիռ և հրթիռ.

Մարմինները ստեղծում են փակ համակարգեթե նրանք միայն փոխազդում են միմյանց հետ: Նման փոխազդեցությունը կարող է հանգեցնել համակարգը կազմող մարմինների մեխանիկական վիճակի փոփոխության։

Ո՞րն է իմպուլսի պահպանման օրենքի գործողությունը:

Այս օրենքը առաջին անգամ հրապարակվեց Ֆրանսիացի փիլիսոփաև ֆիզիկոս Ռ.Դեկարտը։ Երբ երկու կամ ավելի մարմիններ փոխազդում են, նրանց միջև ձևավորվում է փակ համակարգ։ Շարժման մեջ գտնվող ցանկացած մարմին ունի իր իմպուլսը: Սա մարմնի զանգվածն է՝ բազմապատկված նրա արագությամբ։ Համակարգի ընդհանուր իմպուլսը հավասար է նրանում գտնվող մարմինների իմպուլսների վեկտորային գումարին։ Համակարգի ներսում գտնվող մարմիններից որևէ մեկի իմպուլսը փոխվում է նրանց փոխադարձ ազդեցության պատճառով: Փակ համակարգում մարմինների ընդհանուր իմպուլսը մնում է անփոփոխ մարմինների տարբեր տեղաշարժերի և փոխազդեցությունների համար: Սա իմպուլսի պահպանման օրենքն է։

Սույն օրենքի գործողության օրինակներ կարող են լինել մարմինների ցանկացած բախում (բիլիարդի գնդակներ, մեքենաներ, տարրական մասնիկներ), ինչպես նաև մարմինների պայթելը և կրակոցները: Զենքից կրակելիս առաջանում է նահանջ՝ արկը շտապում է առաջ, իսկ զենքն ինքը հետ է մղվում։ Ինչու է դա տեղի ունենում: Փամփուշտն ու զենքը միմյանց հետ կազմում են փակ համակարգ, որտեղ գործում է իմպուլսի պահպանման օրենքը։ Կրակելիս փոխվում են հենց զենքի ազդակները և գնդակը։ Բայց կրակելուց առաջ զենքի և դրա մեջ եղած գնդակի ընդհանուր իմպուլսը հավասար կլինի պտտվող զենքի և կրակելուց հետո արձակված գնդակի ընդհանուր իմպուլսին։ Եթե ​​փամփուշտը և ատրճանակը ունենային նույն զանգվածը, նրանք նույն արագությամբ կթռչեին հակառակ ուղղություններով։

Իմպուլսի պահպանման օրենքն ունի լայն գործնական օգտագործում... Այն թույլ է տալիս բացատրել ռեակտիվ շարժիչը, որի շնորհիվ ձեռք են բերվում ամենաբարձր արագությունները։

Ռեակտիվ շարժումը ֆիզիկայում

Իմպուլսի պահպանման օրենքի ամենավառ օրինակը հրթիռով իրականացվող ռեակտիվ շարժիչն է։ Շարժիչի ամենակարևոր մասը այրման պալատն է: Նրա պատերից մեկում կա ռեակտիվ վարդակ, որը հարմարեցված է վառելիքի այրման ժամանակ առաջացած գազը ազատելու համար: Բարձր ջերմաստիճանի և ճնշման ազդեցության տակ գազը մեծ արագությամբ դուրս է գալիս շարժիչի վարդակից: Մինչ հրթիռի արձակումը նրա իմպուլսը Երկրի նկատմամբ հավասար է զրոյի։ Հրթիռը արձակման պահին նույնպես իմպուլս է ստանում, որը հավասար է գազի իմպուլսին, բայց հակառակ ուղղությամբ։

Ամենուր կարելի է տեսնել ռեակտիվ շարժիչի ֆիզիկայի օրինակ: Ծնունդը նշելիս օդապարիկը կարող է դառնալ հրթիռ: Ինչպե՞ս: Փչեք փուչիկը` սեղմելով բաց անցքը, որպեսզի օդը չթափվի: Հիմա բաց թողեք: Փուչիկմեծ արագությամբ այն կշրջի սենյակով, քշված նրանից դուրս եկող օդից։

Ռեակտիվ շարժիչի պատմություն

Ռեակտիվ շարժիչների պատմությունը սկսվել է դեռևս մ.թ.ա 120 տարի, երբ Հերոն Ալեքսանդրացին նախագծեց առաջին ռեակտիվ շարժիչը՝ էոլիպիլը: Ջուրը լցնում են մետաղյա գնդիկի մեջ, որը տաքացնում են կրակով։ Գոլորշին, որը դուրս է գալիս այս գնդակից, պտտում է այն: Այս սարքը ցույց է տալիս ռեակտիվ շարժիչ: Քահանաները հաջողությամբ օգտագործեցին Հերոնի շարժիչը տաճարի դռները բացելու և փակելու համար։ Էոլիպիլ - Segner անիվի փոփոխություն, որը մեր ժամանակներում արդյունավետորեն օգտագործվում է գյուղատնտեսական նշանակության հողերի ոռոգման համար: 16-րդ դարում Ջովանի Բրանկան աշխարհին ներկայացրեց առաջին գոլորշու տուրբինը, որն աշխատում էր ռեակտիվ շարժիչի սկզբունքով։ Իսահակ Նյուտոնը առաջարկեց շոգեմեքենայի առաջին նախագծերից մեկը:

Գետնի վրա շարժվելու համար տեխնոլոգիայի մեջ ռեակտիվ շարժիչի օգտագործման առաջին փորձերը վերաբերում են 15-17-րդ դարերին: Նույնիսկ 1000 տարի առաջ չինացիներն ունեին հրթիռներ, որոնք նրանք օգտագործում էին որպես ռազմական զենք։ Օրինակ, 1232 թվականին, ըստ տարեգրության, մոնղոլների հետ պատերազմում նրանք օգտագործել են հրթիռներով հագեցած նետեր։

Ռեակտիվ ինքնաթիռ ստեղծելու առաջին փորձերը սկսվել են 1910 թվականին։ Որպես հիմք ընդունվել է անցյալ դարերի հրթիռային հետազոտությունը, որը մանրամասն նկարագրել է փոշու ուժեղացուցիչների օգտագործումը, ինչը կարող է զգալիորեն կրճատել հետայրման և թռիչքի երկարությունը: Գլխավոր կոնստրուկտորը ռումինացի ինժեներ Անրի Կոանդան էր, ով մխոցային շարժիչի հիման վրա ինքնաթիռ է կառուցել։ Տեխնոլոգիայում ռեակտիվ շարժիչի առաջամարտիկը իրավամբ կարելի է անվանել ինժեներ Անգլիայից՝ Ֆրենկ Ուիթլը, ով առաջարկեց ռեակտիվ շարժիչ ստեղծելու առաջին գաղափարները և ստացավ իր արտոնագիրը դրանց համար: վերջ XIXդարում։

Առաջին ռեակտիվ շարժիչները

Ռուսաստանում առաջին անգամ ռեակտիվ շարժիչի մշակումը սկսվել է 20-րդ դարի սկզբին։ Գերձայնային արագություն զարգացնելու ունակ ռեակտիվ մեքենաների և հրթիռների շարժման տեսությունը առաջ է քաշել հայտնի ռուս գիտնական Կ.Ե.Ցիոլկովսկին։ Տաղանդավոր դիզայներ Ա.Մ.Լյուլկային հաջողվել է կյանքի կոչել այս գաղափարը։ Հենց նա ստեղծեց ԽՍՀՄ-ում առաջին ռեակտիվ ինքնաթիռի նախագիծը՝ աշխատելով ռեակտիվ տուրբինով։ Առաջին ռեակտիվ ինքնաթիռները ստեղծվել են գերմանացի ինժեներների կողմից: Նախագծերի ստեղծումն ու արտադրությունն իրականացվում էր գաղտնի՝ քողարկված գործարաններում։ Հիտլերը, համաշխարհային տիրակալ դառնալու իր գաղափարով, ներգրավեց Գերմանիայի լավագույն դիզայներներին՝ արտադրելու ամենահզոր զենքերը, ներառյալ արագընթաց ինքնաթիռները: Դրանցից ամենահաջողը գերմանական առաջին ռեակտիվ ինքնաթիռն էր՝ Messerschmitt-262-ը: Սա Ինքնաթիռդարձավ աշխարհում առաջինը, որը հաջողությամբ անցավ բոլոր թեստերը, ազատորեն թռավ և դրանից հետո սկսեց զանգվածային արտադրություն ստանալ։

Օդանավն ուներ հետևյալ հատկանիշները.

• Սարքն ուներ երկու տուրբոռեակտիվ շարժիչ։
• Աղեղի մեջ ռադար է գտնվել։
• Առավելագույն արագությունինքնաթիռը հասել է 900 կմ/ժ արագության։

Այս բոլոր ցուցանիշների շնորհիվ և դիզայնի առանձնահատկություններըառաջին ռեակտիվ ինքնաթիռը՝ Messerschmitt-262-ը, ահռելի զենք էր այլ ինքնաթիռների դեմ:

Ժամանակակից ինքնաթիռների նախատիպերը

Հետպատերազմյան շրջանում Ռուս դիզայներներստեղծվեցին ռեակտիվ ինքնաթիռներ, որոնք հետագայում դարձան ժամանակակից ինքնաթիռների նախատիպերը։

I-250-ը, որն ավելի հայտնի է որպես լեգենդար ՄիԳ-13, կործանիչ է, որի վրա աշխատել է Ա.Ի.Միկոյանը։ Առաջին թռիչքը կատարվել է 1945 թվականի գարնանը, այդ ժամանակ ռեակտիվ կործանիչը ցույց է տվել ռեկորդային արագություն՝ հասնելով 820 կմ/ժ-ի։ Արտադրության են հանվել ՄիԳ-9 և Յակ-15 ռեակտիվ ինքնաթիռները։

1945-ի ապրիլին առաջին անգամ Պ.Օ. Սուխոյ-Սու-5-ի ռեակտիվ ինքնաթիռը բարձրացավ երկինք՝ բարձրանալով և թռչելով կառուցվածքի հետևի մասում տեղակայված օդային ռեակտիվ շարժիչ-կոմպրեսորի և մխոցային շարժիչի շնորհիվ:

Պատերազմի ավարտից և նացիստական ​​Գերմանիայի հանձնվելուց հետո Խորհրդային Միությունստացել են որպես գավաթներ գերմանական ինքնաթիռ JUMO-004 և BMW-003 ռեակտիվ շարժիչներով։

Աշխարհի առաջին նախատիպերը

Նոր ինքնաթիռների մշակման, փորձարկման և արտադրության մեջ ներգրավված էին ոչ միայն գերմանացի և խորհրդային դիզայներները: Շատ բան են ստեղծել նաև ինժեներները ԱՄՆ-ից, Իտալիայից, Ճապոնիայից, Մեծ Բրիտանիայից հաջողված նախագծերճարտարագիտության մեջ օգտագործվում էր ռեակտիվ շարժիչ: ի վեր առաջին զարգացումների շարքում տարբեր տեսակներշարժիչները ներառում են.

• Non-178 - գերմանական ինքնաթիռ տուրբոռեակտիվ էլեկտրակայանով, որը օդ բարձրացավ 1939 թվականի օգոստոսին։
• GlosterE. 28/39 ինքնաթիռը ծագումով Մեծ Բրիտանիայից է, տուրբո ռեակտիվ շարժիչով, այն առաջին անգամ երկինք է բարձրացել 1941 թվականին։
• He-176 - կործանիչ, որը ստեղծվել է Գերմանիայում՝ օգտագործելով հրթիռային շարժիչ, իր առաջին թռիչքը կատարել է 1939 թվականի հուլիսին։
• BI-2 - առաջին խորհրդային ինքնաթիռը, որը շարժվում էր հրթիռային էլեկտրակայանի միջոցով:
• CampiniN.1-ը Իտալիայում ստեղծված ռեակտիվ ինքնաթիռ է, որը իտալացի դիզայներների առաջին փորձն էր՝ հեռանալ մխոցային նմանակից:
• Yokosuka MXY7 Ohka («Օկա») Tsu-11 շարժիչով ճապոնական կործանիչ-ռմբակոծիչ է, այսպես կոչված, մեկանգամյա օգտագործման ինքնաթիռ, որի վրա կա կամիկաձե օդաչու:

Տեխնոլոգիայում ռեակտիվ շարժիչի օգտագործումը սուր խթան հանդիսացավ հետևյալ ռեակտիվ ինքնաթիռների արագ ստեղծման և ռազմական և քաղաքացիական ինքնաթիռների շինարարության հետագա զարգացման համար։

1. GlosterMeteor - ռեակտիվ կործանիչ, որը արտադրվել է Մեծ Բրիտանիայում 1943 թվականին, նշանակալի դեր է խաղացել Երկրորդ համաշխարհային պատերազմում, և դրա ավարտից հետո ծառայել է որպես գերմանական V-1 հրթիռների որսափող։
2. Lockheed F-80-ը ամերիկյան արտադրության ռեակտիվ ինքնաթիռ է, որն օգտագործում է AllisonJ շարժիչ: Այս ինքնաթիռները մեկ անգամ չէ, որ մասնակցել են ճապոնա-կորեական պատերազմին։
3. B-45 Tornado-ն ժամանակակից ամերիկյան B-52 ռմբակոծիչների նախատիպն է, որը ստեղծվել է 1947 թվականին։
4. MiG-15-ը ճանաչված MiG-9 կործանիչի հետևորդն է, որն ակտիվորեն մասնակցել է Կորեայի ռազմական հակամարտությանը, արտադրվել է 1947 թվականի դեկտեմբերին:
5. Tu-144-ը խորհրդային առաջին գերձայնային օդային ռեակտիվ մարդատար ինքնաթիռն է։

Ժամանակակից ռեակտիվ մեքենաներ

Ամեն տարի օդանավերը բարելավվում են, քանի որ դիզայներներն ամբողջ աշխարհից աշխատում են ստեղծել նոր սերնդի ինքնաթիռներ, որոնք կարող են թռչել ձայնի արագությամբ և գերձայնային արագությամբ: Այժմ կան ավիաուղիներ, որոնք ընդունակ են տեղավորել մեծ թվով ուղևորներ և բեռներ, հսկայական չափերով և 3000 կմ/ժ-ից ավելի աներևակայելի արագությամբ, ժամանակակից մարտական ​​տեխնիկայով հագեցած ռազմական ինքնաթիռներ։

Բայց այս բազմազանության մեջ կան ռեկորդային ռեակտիվ ինքնաթիռների մի քանի նմուշներ.

1. Airbus A380-ը ամենատարողունակ օդանավն է, որն ընդունակ է տեղավորել 853 ուղևոր, ինչն ապահովված է երկհարկանի կառուցվածքով։ Նա նաև մեր ժամանակների ամենաշքեղ և թանկարժեք ինքնաթիռներից մեկն է։ Ամենամեծ մարդատար ինքնաթիռը օդում.
2. Boeing 747 - ավելի քան 35 տարի այն համարվում էր ամենատարողունակ երկհարկանի ինքնաթիռը և կարող էր տեղափոխել 524 ուղևոր:
3. AN-225 Mriya-ն բեռնատար ինքնաթիռ է, որն ունի 250 տոննա բեռնատարողություն:
4. LockheedSR-71-ը ռեակտիվ ինքնաթիռ է, որը թռիչքի ժամանակ զարգացնում է 3529 կմ/ժ արագություն։

Ավիացիոն հետազոտությունները դեռ չեն կանգնում, քանի որ ռեակտիվ ինքնաթիռները հանդիսանում են արագ զարգացող ժամանակակից ավիացիայի հիմքը։ Մի քանի արևմտյան և ռուսական օդաչուավոր, մարդատար և անօդաչու ինքնաթիռներ նախագծման փուլում են և նախատեսվում է թողարկել առաջիկա մի քանի տարիներին:

Ապագայի ռուսական նորարարական զարգացումները ներառում են 5-րդ սերնդի PAK FA - T-50 կործանիչը, որի առաջին օրինակները զորքերին կհասնեն ենթադրաբար 2017-ի վերջին կամ 2018-ի սկզբին նոր ռեակտիվ շարժիչի փորձարկումից հետո:

Բնությունը ռեակտիվ շարժիչի օրինակ է

Շարժման ռեակտիվ սկզբունքն ի սկզբանե դրդել է հենց բնությունը: Դրա գործողությունը օգտագործվում է ճպուռների որոշ տեսակների, մեդուզաների, բազմաթիվ փափկամարմինների թրթուրների կողմից. scallops, դանակ, ութոտնուկ, կաղամար։ Մի տեսակ «վանման սկզբունք» են օգտագործում։ Դանակներն այնքան արագ են քաշում ջրի մեջ ու դուրս նետում, որ իրենք էլ թռիչք են կատարում առաջ։ Այս մեթոդով կաղամարները կարող են ժամում մինչև 70 կիլոմետր արագություն զարգացնել: Այդ պատճառով շարժման այս մեթոդը հնարավորություն տվեց կաղամարներին անվանել «կենսաբանական հրթիռներ»։ Ինժեներներն արդեն շարժիչ են հորինել՝ հիմնված կաղամարի շարժման վրա։ Բնության և տեխնոլոգիայի մեջ ռեակտիվ շարժիչի կիրառման օրինակներից մեկը ջրային թնդանոթն է:

Սա սարք է, որն ապահովում է շարժում՝ օգտագործելով ուժեղ ճնշման տակ դուրս նետված ջրի ուժը։ Սարքում ջուրը մղվում է խցիկի մեջ, այնուհետև վարդակով դուրս է գալիս դրանից, և անոթը շարժվում է շիթային արտանետման հակառակ ուղղությամբ: Ջուրը քաշվում է դիզելային կամ բենզինային շարժիչով։

Բույսերի աշխարհը նաև ռեակտիվ շարժիչի օրինակներ է առաջարկում: Նրանց թվում կան տեսակներ, որոնք օգտագործում են այս շարժումը սերմեր տարածելու համար, օրինակ՝ խելագար վարունգը։ Միայն արտաքուստ այս բույսը նման է այն վարունգին, որին մենք սովոր ենք։ Իսկ բնորոշ «ռաբիդը» ստացել է բազմացման տարօրինակ եղանակի պատճառով։ Հասունանալով՝ պտուղները ցողում են ցողուններից։ Արդյունքում բացվում է մի անցք, որի միջով վարունգը արձակում է բողբոջման համար հարմար սերմեր պարունակող նյութ՝ կիրառելով ռեակտիվություն։ Իսկ վարունգն ինքը ցատկում է մինչև տասներկու մետր դեպի կրակոցի հակառակ կողմը։

Բնության և տեխնիկայի մեջ ռեակտիվ շարժիչի դրսևորումը ենթակա է տիեզերքի նույն օրենքներին: Մարդկությունն ավելի ու ավելի է օգտագործում այս օրենքները իր նպատակներին հասնելու համար ոչ միայն Երկրի մթնոլորտում, այլև տիեզերքի հսկայական տարածքում, և ռեակտիվ շարժիչը դրա վառ օրինակն է: