Reaktyvinio varymo pavyzdžiai gyvūnų karalystėje. Reaktyvus judėjimas gamtoje ir technologijose

Reaktyvumas ir judėjimas su tuo yra gana plačiai paplitęs reiškinys gamtoje. Na, o mokslininkai ir išradėjai „šnipinėjo“ ir panaudojo tai savo veikloje techninius pokyčius... Reaktyvinio varymo pavyzdžių galima pamatyti visur. Dažnai mes patys nekreipiame dėmesio į tai, kad šio reiškinio pagalba juda tas ar kitas objektas – gyva būtybė, techninis mechanizmas.

Kas yra reaktyvinis varymas?

Gyvojoje gamtoje reaktyvumas – tai judėjimas, galintis įvykti dalelei atskyrus ją nuo kūno tam tikru greičiu. Technologijoje reaktyvinis variklis naudoja tą patį principą – impulsų tvermės dėsnį. Reaktyvinio varymo technologijos pavyzdžiai: raketoje, susidedančioje iš korpuso (kuriame taip pat yra variklis, valdymo įtaisai, naudingas plotas kroviniams judėti) ir kuro su oksidatoriumi, kuras dega, virsdamas dujomis, kurios išleidžiamos į išorę per purkštukai galinga srove, suteikiant visai konstrukcijai greitį priešinga kryptimi.

Reaktyvinio judėjimo gamtoje pavyzdžiai

Nemažai gyvų būtybių naudojasi šiuo judėjimo principu. Jis būdingas kai kurių rūšių laumžirgių, medūzų, moliuskų lervoms – šukutės, sepijos, aštuonkojų, kalmarų. Ir į flora– Žemės flora – yra ir rūšių, kurios šį reiškinį naudoja sėklinimui.

"Išpurškiamas agurkas"

Flora pateikia reaktyvinio varymo pavyzdžius. Tik pagal išvaizdašis augalas keistu slapyvardžiu panašus į mums įprastus agurkus. O epitetą „pamišęs“ ji įgijo dėl ne visai žinomo būdo paskleisti sėklas. Subrendę, augalo vaisiai atšoka nuo stiebelių. Rezultatas yra skylė, per kurią agurkas reaktyvumu išleidžia skystį, kuriame yra dauginamų sėklų. O pats vaisius gali nuskristi iki 12 metrų atstumu priešinga šūviui kryptimi.

Kaip juda sepijos?

Reaktyvinio varymo pavyzdžiai yra gana gerai atstovaujami faunoje. Sepijos yra galvakojis moliuskas, turintis specialų piltuvą, esantį kūno priekyje. Per jį (taip pat ir per papildomą šoninį plyšį) vanduo patenka į gyvūno kūną, į žiaunų ertmę. Tada skystis staigiai išpilamas per piltuvą, o sepijos gali nukreipti specialų vamzdelį į šoną arba atgal. Susidariusi atvirkštinė jėga užtikrina judėjimą įvairiomis kryptimis.

Salpa

Šie gaubtagyvių šeimos gyvūnai yra ryškūs reaktyvinio judėjimo gamtoje pavyzdžiai. Jie turi permatomus cilindrinius korpusus. mažas dydis ir gyventi paviršiniai vandenys pasaulio vandenyno. Judėdamas gyvūnas traukia vandenį per skylę, esančią kūno priekyje. Skystis dedamas į plačią jo kūno ertmę, kurioje žiaunos yra įstrižai. Salpa gurkšnoja vandens, o tuo pačiu metu skylė yra sandariai uždaroma, o kūno raumenys - skersiniai ir išilginiai - susitraukia. Nuo to suspaudžiamas visas salpos kūnas, o vanduo smarkiai nustumiamas nuo užpakalinės angos. Taigi, salpos judant vandens elemente naudojasi reaktyvumo principu.

Medūzos, moliuskai, planktonas

Jūroje vis dar yra gyventojų, kurie juda Panašiu būdu... Kiekvienas, bent kartą, tikrai, poilsiaujant pakrantėje, buvo sutiktas vandenyje Skirtingos rūšys medūza. Tačiau jie taip pat juda naudodami reaktyvumą. Jūrinis planktonas, tiksliau, kai kurios jo rūšys, moliuskai ir šukutės – visi jie taip juda.

Reaktyvinio kūnų varymo pavyzdžiai. Kalmarai

Kalmarai turi unikalią kūno struktūrą. Tiesą sakant, galingas, puikaus efektyvumo reaktyvinis variklis yra jo struktūroje iš prigimties. Šis jūrų ir vandenynų faunos atstovas kartais gyvena dideliame gylyje ir pasiekia milžiniškus dydžius. Net gyvūno kūnas savo formomis primena raketą. Tiksliau, tai šiuolaikinė mokslininkų išrasta raketa, imituojanti gamtos sukurtas kalmarų formas. Be to, pelekas naudojamas neskubiems judesiams vandens aplinkoje, bet jei reikia trūkčioti, tada reaktyvumo principas!

Jei jūsų paprašys: pateikite reaktyvinio varymo gamtoje pavyzdžių, tada pirmiausia galime kalbėti apie šį moliuską. Jo raumeninga mantija supa kūno ertmę. Vanduo ten įsiurbiamas iš išorės, o po to gana staigiai išleidžiamas pro siaurą antgalį (panašų į raketinį antgalį). Rezultatas: kalmarai trūkčioja atgal. Ši savybė leidžia gyvūnui judėti gana dideliu greičiu, aplenkiant grobį arba vengiant persekioti. Jis gali išvystyti greitį, atitinkantį gerai įrengtą šiuolaikinį laivą: iki 70 kilometrų per valandą. Ir kai kurie mokslininkai, išsamiai tyrinėdami reiškinį, kalba apie greitį, pasiekiantį 150 km / h! Be to, šis vandenyno atstovas pasižymi geru manevringumu dėl čiuptuvų, sulenktų į ryšulį, pasilenkiančių judant teisinga kryptimi.

Klausimai.

1. Remdamiesi impulso tvermės dėsniu, paaiškinkite kodėl balionas juda priešinga kryptimi su iš jos išeinančia suspausto oro srove.

2. Pateikite kūnų judėjimo srove pavyzdžių.

Gamtoje pavyzdys yra reaktyvinis augalų judėjimas: prinokę pamišusio agurko vaisiai; ir gyvūnai: kalmarai, aštuonkojai, medūzos, sepijos ir kt. (gyvūnai juda, išmesdami vandenį, kurį sugeria). Technologijoje paprasčiausias reaktyvinio varymo pavyzdys yra Segner ratas, daugiau sudėtingų pavyzdžių yra: raketų (kosminių, parako, karinių), vandens transporto priemonių su vandens reaktyviniu varikliu judėjimas (hidromotociklai, kateriai, motorlaiviai), oro transporto priemonės su oro reaktyviniu varikliu (reaktyvinis lėktuvas).

3. Kokia raketų paskirtis?

Raketos naudojamos įvairiose mokslo ir technologijų srityse: kariniuose reikaluose, in moksliniai tyrimai, astronautikoje, sporte ir pramogose.

4. Remdamiesi 45 pav., išvardykite pagrindines bet kurios kosminės raketos dalis.

Erdvėlaivis, prietaisų skyrius, oksidatoriaus bakas, kuro bakas, siurbliai, degimo kamera, antgalis.

5. Apibūdinkite raketos veikimo principą.

Pagal impulso išsaugojimo dėsnį, raketa skrenda dėl to, kad iš jos dideliu greičiu išmetamos tam tikro impulso dujos, o raketa perduodama tokio paties dydžio impulsu, bet nukreipta priešinga kryptimi. . Dujos išleidžiamos per antgalį, kuriame dega kuras, pasiekdamos aukštos temperatūros ir spaudimas. Purkštukas gauna kurą ir oksidatorių, kurie į jį pumpuojami siurbliais.

6. Kas lemia raketos greitį?

Raketos greitis visų pirma priklauso nuo dujų nutekėjimo greičio ir raketos masės. Dujų srautas priklauso nuo kuro rūšies ir oksidatoriaus tipo. Raketos masė priklauso, pavyzdžiui, nuo to, kokį greitį jai norima pasakyti arba nuo to, kiek toli ji turėtų skristi.

7. Kuo daugiapakopės raketos pranašesnės prieš vienpakopes?

Daugiapakopės raketos gali išvystyti didelį greitį ir skristi toliau nei vienpakopės raketos.

8. Kaip vykdomas erdvėlaivio nusileidimas?

Erdvėlaivio nusileidimas vykdomas taip, kad artėjant prie paviršiaus jo greitis mažėtų. Tai pasiekiama naudojant stabdžių sistemą, kurios vaidmenį gali atlikti arba parašiutinė stabdžių sistema, arba stabdyti naudojant raketinį variklį, o antgalis nukreiptas žemyn (Žemės, Mėnulio ir kt.) , dėl ko greitis gesinamas.

Pratimai.

1.Iš valties, judančios 2 m/s greičiu, žmogus išmeta 5 kg sveriantį irklą su horizontalus greitis 8 m/s yra priešingas valties judėjimui. Kokiu greičiu valtis pradėjo judėti po metimo, jei jos masė kartu su žmogaus mase lygi 200 kg?

2. Kokį greitį pasieks raketos modelis, jei jo sviedinio masė bus 300 g, jame esančio parako masė 100 g, o dujos iš purkštuko išmetamos 100 m/s greičiu? (Apsvarstykite momentinį dujų srautą iš purkštuko).

3. Kokia įranga ir kaip atliekamas eksperimentas, parodytas 47 paveiksle? Koks fizikinis reiškinys šiuo atveju demonstruojamas, kas tai ir koks fizikinis dėsnis yra šio reiškinio pagrindas?
Pastaba: guminis vamzdis buvo pastatytas vertikaliai, kol pro jį pratekėjo vanduo.

Prie trikojo buvo pritvirtintas piltuvas, naudojant laikiklį su guminiu vamzdeliu, pritvirtintu iš apačios su lenktu antgaliu gale, o apačioje buvo padėtas padėklas. Tada iš viršaus į piltuvą iš talpyklos buvo pilamas vanduo, o vanduo iš vamzdelio buvo pilamas į dėklą, o pats vamzdis pasislinko iš vertikalios padėties. Ši patirtis yra reaktyvinio judėjimo, pagrįsto impulso išsaugojimo dėsniu, iliustracija.

4. Atlikite eksperimentą, parodytą 47 paveiksle. Kai guminis vamzdis kiek įmanoma nukrypsta nuo vertikalės, nustokite pilti vandens į piltuvą. Kol vamzdelyje likęs vanduo išteka, stebėkite, kaip keisis šie pokyčiai: a) vandens skrydžio srove diapazonas (palyginti su kiauryme stikliniame vamzdyje); b) guminio vamzdžio padėtis. Paaiškinkite abu pakeitimus.

a) sumažės vandens skrydžio nuotolis srove; b) vandeniui ištekėjus vamzdis artėja prie horizontalios padėties. Šie reiškiniai atsiranda dėl to, kad sumažės vandens slėgis vamzdyje, taigi ir impulsas, kuriuo vanduo išstumiamas.

Daugeliui žmonių pati „reaktyvinio judėjimo“ sąvoka stipriai asocijuojasi su šiuolaikiniais mokslo ir technologijų, ypač fizikos, laimėjimais, o jų galvose iškyla vaizdai, kaip reaktyviniai lėktuvai ar net erdvėlaiviai, skriejantys viršgarsiniu greičiu, naudojant žinomus reaktyvinius variklius. Tiesą sakant, reaktyvinio judėjimo reiškinys yra daug senesnis nei pats žmogus, nes jis pasirodė gerokai anksčiau nei mes, žmonės. Taip, gamtoje reaktyvinis varymas aktyviai atstovaujamas: medūzos ir sepijos milijonus metų plaukioja jūros gelmėse pagal tą patį principą, kuriuo šiandien skraido modernūs viršgarsiniai reaktyviniai lėktuvai.

Reaktyvinio varymo istorija

Nuo seniausių laikų įvairūs mokslininkai stebėjo reaktyvinio judėjimo reiškinius gamtoje, todėl senovės graikų matematikas ir mechanikas Heronas rašė apie jį anksčiau nei bet kas kitas, tačiau jis niekada neperžengė teorijos ribų.

Jei kalbėsime apie praktinį reaktyvinio varymo pritaikymą, pirmieji čia buvo išradingi kinai. Maždaug XIII amžiuje jie spėjo pasiskolinti aštuonkojų ir sepijų judėjimo principą išradę pirmąsias raketas, kurias pradėjo naudoti ir fejerverkams, ir karinėms operacijoms (kaip kovinį ir signalinį ginklą). Kiek vėliau šį naudingą kinų išradimą perėmė arabai, o iš jų jau ir europiečiai.

Žinoma, pirmosios sąlyginai raketinės raketos buvo gana primityvios konstrukcijos ir kelis šimtmečius jos praktiškai niekaip nesivystė, atrodė, kad reaktyvinio judėjimo raidos istorija sustojo. Proveržis šiuo klausimu įvyko tik XIX a.

Kas atrado reaktyvinį varymą?

Ko gero, reaktyvinio varymo atradėjo laurai „naujuoju laiku“ gali būti skirti Nikolajui Kibalchičiui, ne tik talentingam Rusijos išradėjui, bet ir revoliucionieriui Narodnaja Voljai. Savo reaktyvinio variklio ir lėktuvo žmonėms projektą jis sukūrė sėdėdamas caro kalėjime. Vėliau Kibalchičiui buvo įvykdyta mirties bausmė už revoliucinę veiklą, o jo projektas liko rinkti dulkes carinės slaptosios policijos archyvų lentynose.

Vėliau Kibalchicho darbai šia kryptimi buvo atrasti ir papildyti kito talentingo mokslininko K. E. Ciolkovskio darbais. 1903–1914 m. jis paskelbė daugybę darbų, kuriuose įtikinamai įrodė galimybę panaudoti reaktyvinę jėgą kuriant erdvėlaivius, skirtus kosmoso tyrinėjimams. Jis taip pat suformavo daugiapakopių raketų naudojimo principą. Iki šiol daugelis Ciolkovskio idėjų yra naudojamos raketoje.

Reaktyvinio judėjimo gamtoje pavyzdžiai

Tikrai plaukiodamas jūroje matėte medūzas, bet vargu ar pagalvojote, kad šie nuostabūs (be to, lėtieji) padarai juda būtent reaktyvinės jėgos pagalba. Būtent, sutraukdami savo skaidrų kupolą, jie išspaudžia vandenį, kuris tarnauja kaip savotiškas „reaktyvinis variklis“ medūzoms.

Sepijos taip pat turi panašų judėjimo mechanizmą – per specialų piltuvėlį priešais kūną ir per šoninį plyšį ji įtraukia vandenį į savo žiaunų ertmę, o paskui energingai išmeta per piltuvą, nukreipdama atgal arba į šoną (priklausomai nuo norimos sepijos judėjimo kryptį).

Tačiau įdomiausias gamtos sukurtas reaktyvinis variklis yra kalmaruose, kuriuos visiškai pagrįstai galima vadinti „gyvomis torpedomis“. Išties, net ir šių gyvūnų kūnas savo forma primena raketą, nors iš tiesų viskas yra visiškai priešingai – tai raketa savo konstrukcija, kuri kopijuoja kalmaro kūną.

Jei kalmarui reikia greitai mesti, jis naudoja natūralų reaktyvinį variklį. Jo kūną supa mantija, specialus raumeninis audinys, o pusė viso kalmaro tūrio patenka ant mantijos ertmės, į kurią jis siurbia vandenį. Tada jis staigiai išmeta surinktą vandens srovę per siaurą antgalį, tuo pačiu užlenkdamas visus savo dešimt čiuptuvų virš galvos taip, kad įgautų aptakią formą. Tokios pažangios reaktyvinės navigacijos dėka kalmarai gali pasiekti įspūdingą 60-70 km per valandą greitį.

Tarp reaktyvinio variklio savininkų gamtoje yra augalų, būtent vadinamųjų „pamišusių agurkų“. Kai vaisiai sunoksta, reaguodamas į lengviausią prisilietimą, jis išskiria glitimą su sėklomis

Reaktyvinio judėjimo įstatymas

Kalmarai, „pamišę agurkai“, medūzos ir kitos sepijos reaktyvinį varymą naudoja nuo seno, negalvodami apie jo fizinę esmę, tačiau pabandysime išsiaiškinti, kokia yra reaktyvinio varymo esmė, koks judėjimas vadinamas reaktyviniu, ir pateikite apibrėžimą.

Pradedantiesiems galite griebtis paprasta patirtis- jei paprastas balionas pripučiamas oro ir, jo nepririšus, leidžia skristi, jis skris greitai, kol jam pritrūks oro. Šis reiškinys paaiškinamas trečiuoju Niutono dėsniu, teigiančiu, kad du kūnai sąveikauja su vienodo dydžio ir priešingos krypties jėgomis.

Tai yra, rutulio smūgio į iš jo išeinančius oro srautus jėga yra lygi jėgai, kuria oras stumia rutulį nuo savęs. Raketa veikia panašiai kaip rutulys, kuris dideliu greičiu išmeta dalį savo masės, gaudamas stiprų pagreitį priešinga kryptimi.

Impulso ir reaktyvinio judėjimo išsaugojimo dėsnis

Fizika paaiškina reaktyvinio judėjimo procesą. Impulsas yra kūno masės sandauga pagal jo greitį (mv). Kai raketa yra ramybės būsenoje, jos impulsas ir greitis yra lygūs nuliui. Kai iš jo pradedama išmesti reaktyvinis srautas, tada likusi dalis pagal impulso tvermės dėsnį turėtų įgyti tokį greitį, kad suminis impulsas vis tiek būtų lygus nuliui.

Reaktyvinio judėjimo formulė

Apskritai reaktyvinį judėjimą galima apibūdinti tokia formule:
m s v s + m p v p = 0
m s v s = -m p v p

čia m s v s – dujų srovės sukurtas impulsas, m p v p – impulsas, kurį priima raketa.

Minuso ženklas rodo, kad raketos judėjimo kryptis ir reaktyvinio purkštuko judėjimo jėga yra priešingi.

Reaktyvinis varymas technikoje – reaktyvinio variklio veikimo principas

V moderni technologija reaktyvinis varymas vaidina labai svarbus vaidmuo, todėl reaktyviniai varikliai varo lėktuvus, erdvėlaivius. Tikroji reaktyvinio variklio konstrukcija gali skirtis priklausomai nuo jo dydžio ir paskirties. Tačiau vienaip ar kitaip kiekvienas iš jų turi

kuro tiekimas,
kuro deginimo kamera,
antgalis, kurio užduotis yra pagreitinti srovės srovę.

Taip atrodo reaktyvinis variklis.

Reaktyvinis variklis, vaizdo įrašas

Ir galiausiai, linksmas vaizdo įrašas apie fizinius eksperimentus su reaktyviniu varikliu.

Daugumai žmonių terminas „reaktyvinis varymas“ pateikiamas kaip šiuolaikinė mokslo ir technologijų pažanga, ypač fizikos srityje. Daugelis žmonių asocijuojasi su reaktyviniu varikliu technologijose erdvėlaivių, palydovai ir reaktyviniai lėktuvai. Pasirodo, reaktyvinio judėjimo fenomenas egzistavo daug anksčiau nei pats žmogus, ir nepriklausomai nuo jo. Žmonės sugebėjo suprasti, naudoti ir išvystyti tik tai, kas priklauso nuo gamtos ir visatos dėsnių.

Kas yra reaktyvinis varymas?

Įjungta Anglų kalbažodis „reaktyvinis“ skamba kaip „reaktyvinis“. Tai reiškia kūno judėjimą, kuris susidaro tam tikru greičiu atskiriant dalį nuo jo. Atsiranda jėga, kuri judina kūną išvirkščia pusė nuo judėjimo krypties, atskiriant nuo jos dalį. Kiekvieną kartą, kai materija ištraukiama iš objekto, o objektas juda priešinga kryptimi, vyksta reaktyvus judėjimas. Norėdami pakelti objektus į orą, inžinieriai turi sukurti galingą raketų paleidimo įrenginį. Išleisdami liepsnos sroves, raketų varikliai pakelia ją į Žemės orbitą. Kartais raketos paleidžia palydovus ir kosminius zondus.

Kalbant apie lėktuvus ir karinius orlaivius, jų veikimo principas kažkuo primena raketos kilimą: fizinis kūnas reaguoja į išsviedžiamą galingą dujų čiurkšlę, ko pasekoje juda priešinga kryptimi. Tai yra pagrindinis reaktyvinio lėktuvo principas.

Niutono dėsniai reaktyviniame varyme

Inžinieriai savo plėtrą grindžia visatos principais, pirmą kartą išsamiai aprašytais iškilaus britų mokslininko Isaac Newton, gyvenusio XVII amžiaus pabaigoje, darbuose. Niutono dėsniai apibūdina gravitacijos mechanizmus ir nurodo, kas nutinka, kai viskas juda. Jie ypač aiškiai paaiškinami kūnų judėjimą erdvėje.

Antrasis Niutono dėsnis nustato, kad judančio objekto jėga priklauso nuo to, kiek jame yra medžiagos, kitaip tariant, nuo jo masės ir judėjimo greičio (pagreičio) pokyčių. Tai reiškia, kad norint sukurti galingą raketą, būtina, kad ji nuolat šaudytų didelis skaičius didelio greičio energija. Trečiasis Niutono dėsnis sako, kad kiekvienam veiksmui bus lygi jėga, tačiau priešinga reakcija yra opozicija. Gamtoje ir technologijoje esantys reaktyviniai varikliai paklūsta šiems dėsniams. Raketos atveju veikimo jėga yra medžiaga, kuri išmetama iš išmetimo vamzdžio. Atsakomoji priemonė yra stumti raketą į priekį. Būtent iš jo išmetamų teršalų jėga stumia raketą. Kosmose, kur raketa praktiškai neturi svorio, gali sukelti net menkas raketų variklių stūmimas didelis laivas greitai skristi pirmyn.

Reaktyvinės jėgos panaudojimo technika

Reaktyvinio judėjimo fizika yra tokia, kad kūno pagreitis arba lėtėjimas vyksta be aplinkinių kūnų įtakos. Procesas vyksta dėl sistemos dalies atskyrimo.

Reaktyvinio varymo technologijos pavyzdžiai:

atatrankos po šūvio reiškinys;
sprogimai;
smūgiai avarijų metu;
atatranka naudojant galingą gaisro žarną;
valtis su vandens reaktyviniu varikliu;
reaktyvinis lėktuvas ir raketa.

Kūnai kuria uždara sistema jei jie tik bendrauja vienas su kitu. Dėl tokios sąveikos gali pasikeisti sistemą sudarančių kūnų mechaninė būsena.

Koks yra impulso išsaugojimo dėsnio veiksmas?

Šis įstatymas pirmą kartą buvo paskelbtas prancūzų filosofas ir fizikas R. Dekartas. Kai sąveikauja du ar daugiau kūnų, tarp jų susidaro uždara sistema. Kiekvienas judantis kūnas turi savo impulsą. Tai yra kūno masė, padauginta iš jo greičio. Bendras sistemos impulsas lygus joje esančių kūnų impulsų vektorinei sumai. Bet kurio iš sistemos viduje esančių kūnų impulsas keičiasi dėl jų tarpusavio įtakos. Bendras kūnų impulsas uždaroje sistemoje išlieka nepakitęs įvairiems kūnų poslinkiams ir sąveikoms. Tai yra impulso išsaugojimo dėsnis.

Šio dėsnio veikimo pavyzdžiais gali būti bet kokie kūnų (biliardo kamuoliukų, automobilių, elementariųjų dalelių) susidūrimai, taip pat kūnų sprogimas ir šaudymas. Iššaunant ginklą, įvyksta atatranka: sviedinys veržiasi į priekį, o pats ginklas stumiamas atgal. Kodėl tai vyksta? Kulka ir ginklas sudaro vienas su kitu uždarą sistemą, kurioje veikia impulso tvermės dėsnis. Šaudant keičiasi paties ginklo ir kulkos impulsai. Bet bendras ginklo ir jame esančios kulkos impulsas prieš šaudymą bus lygus bendram riedančio ginklo ir kulkos, paleistos po šaudymo, impulsui. Jei kulkos ir pistoleto masė būtų vienoda, jie skristų priešingomis kryptimis tuo pačiu greičiu.

Impulso išsaugojimo įstatymas turi platų praktinis naudojimas... Tai leidžia paaiškinti reaktyvinį varymą, dėl kurio pasiekiamas didžiausias greitis.

Reaktyvusis judėjimas fizikoje

Ryškiausias impulso išsaugojimo dėsnio pavyzdys yra reaktyvinis varymas, kurį atlieka raketa. Svarbiausia variklio dalis yra degimo kamera. Vienoje iš jo sienelių yra purkštukas, pritaikytas išleisti kuro degimo metu susidarančias dujas. Esant aukštai temperatūrai ir slėgiui, dujos dideliu greičiu išeina iš variklio purkštuko. Prieš paleidžiant raketą, jos impulsas Žemės atžvilgiu yra lygus nuliui. Paleidimo momentu raketa taip pat gauna impulsą, kuris yra lygus dujų impulsui, bet priešinga kryptimi.

Reaktyvinio judėjimo fizikos pavyzdį galima pamatyti visur. Švenčiant gimtadienį balionas gali tapti raketa. Kaip? Pripūskite balioną, sugnybdami atvirą angą, kad nepatektų oro. Dabar paleisk tai. Balionas dideliu greičiu jis važiuos aplink kambarį, varomas iš jo išeinančio oro.

Reaktyvinio varymo istorija

Reaktyvinių variklių istorija prasidėjo dar 120 metų prieš Kristų, kai Heronas iš Aleksandrijos sukonstravo pirmąjį reaktyvinį variklį – eolipilį. Vanduo pilamas į metalinį rutulį, kuris kaitinamas ugnimi. Iš šio kamuoliuko išeinantys garai jį sukasi. Šis prietaisas rodo reaktyvinį varymą. Kunigai sėkmingai panaudojo Herono variklį, kad atidarytų ir uždarytų šventyklos duris. Eolipilo modifikacija – Segner ratas, kuris mūsų laikais efektyviai naudojamas žemės ūkio naudmenų drėkinimui. 16 amžiuje Giovani Branca pasauliui pristatė pirmąją garo turbiną, kuri veikė reaktyvinio varymo principu. Izaokas Niutonas pasiūlė vieną pirmųjų garo automobilio dizainų.

Pirmieji bandymai panaudoti reaktyvinį judėjimą technologijoje, norint judėti ant žemės, datuojami XV–XVII a. Dar prieš 1000 metų kinai turėjo raketų, kurias naudojo kaip karinius ginklus. Pavyzdžiui, 1232 m., anot kronikos, kare su mongolais jie naudojo strėles, aprūpintas raketomis.

Pirmieji bandymai sukurti reaktyvinį lėktuvą prasidėjo 1910 m. Pagrindas buvo praėjusių šimtmečių raketų tyrimai, kuriuose išsamiai aprašytas miltelių stiprintuvų naudojimas, galintis žymiai sumažinti papildomo degiklio ir kilimo bėgimo ilgį. Vyriausiasis konstruktorius buvo rumunų inžinierius Anri Coanda, sukūręs orlaivį stūmoklinio variklio pagrindu. Reaktyvinio varymo technologijos pradininku teisėtai galima vadinti inžinieriumi iš Anglijos - Franku Wheatle'u, kuris pasiūlė pirmąsias reaktyvinio variklio kūrimo idėjas ir gavo jų patentą m. pabaigos XIX amžiaus.

Pirmieji reaktyviniai varikliai

Pirmą kartą reaktyvinis variklis Rusijoje buvo pradėtas kurti XX amžiaus pradžioje. Reaktyvinių transporto priemonių ir raketų, galinčių išvystyti viršgarsinį greitį, judėjimo teoriją iškėlė garsus rusų mokslininkas K. E. Ciolkovskis. Talentingas dizaineris A. M. Lyulka sugebėjo šią idėją įgyvendinti. Būtent jis sukūrė pirmojo SSRS reaktyvinio lėktuvo, dirbančio su reaktyvine turbina, projektą. Pirmuosius reaktyvinius lėktuvus sukūrė vokiečių inžinieriai. Projekto kūrimas ir gamyba buvo vykdomi slapta užmaskuotose gamyklose. Hitleris, turėdamas idėją tapti pasaulio valdovu, įtraukė geriausius Vokietijos dizainerius, kad pagamintų galingiausius ginklus, įskaitant greitaeigius lėktuvus. Sėkmingiausias iš jų buvo pirmasis vokiečių reaktyvinis lėktuvas Messerschmitt-262. Tai lėktuvas tapo pirmuoju pasaulyje, kuris sėkmingai išlaikė visus testus, laisvai pakilo ir po to pradėtas gaminti masiškai.

Lėktuvas turėjo šias savybes:

Prietaisas turėjo du turboreaktyvinius variklius.
Laikyje buvo įrengtas radaras.
Maksimalus greitis orlaivis pasiekė 900 km/val.

Visų šių rodiklių dėka ir dizaino elementai pirmasis reaktyvinis lėktuvas Messerschmitt-262 buvo didžiulis ginklas prieš kitus orlaivius.

Šiuolaikinių lėktuvų prototipai

Pokariu Rusijos dizaineriai buvo sukurti reaktyviniai lėktuvai, kurie vėliau tapo šiuolaikinių lėktuvų prototipais.

I-250, geriau žinomas kaip legendinis MiG-13, yra naikintuvas, prie kurio dirbo A.I.Mikojanas. Pirmasis skrydis buvo atliktas 1945 metų pavasarį, tuo metu reaktyvinis naikintuvas rodė rekordinį greitį, siekdamas 820 km/val. Buvo pradėti gaminti reaktyviniai lėktuvai MiG-9 ir Yak-15.

1945 m. balandžio mėn. pirmą kartą reaktyvinis lėktuvas P.O. Sukhoi - Su-5 pakilo į dangų, pakilo ir skrido dėl oro reaktyvinio variklio-kompresoriaus ir stūmoklinio variklio, esančio konstrukcijos gale.

Pasibaigus karui ir nacistinei Vokietijai pasidavus Sovietų Sąjunga gavo kaip trofėjus vokiečių lėktuvas su reaktyviniais varikliais JUMO-004 ir BMW-003.

Pirmojo pasaulio prototipai

Kuriant, bandant ir gaminant naujus lėktuvus dalyvavo ne tik vokiečių ir sovietų dizaineriai. Taip pat daug kūrė inžinieriai iš JAV, Italijos, Japonijos, Didžiosios Britanijos sėkmingų projektų panaudotas reaktyvinis variklis inžinerijoje. Tarp pirmųjų įvykių nuo skirtingi tipai varikliai apima:

Non-178 – vokiečių lėktuvas su turboreaktyvine jėgaine, pakilęs 1939 metų rugpjūtį.
GlosterE. 28/39 yra iš Didžiosios Britanijos kilęs lėktuvas su turboreaktyviniu varikliu, pirmą kartą pakilęs į dangų 1941 m.
He-176 – naikintuvas, sukurtas Vokietijoje naudojant raketinį variklį, pirmąjį skrydį atliko 1939 m. liepos mėn.
BI-2 – pirmasis sovietinis lėktuvas, kurį varė raketų jėgainė.
CampiniN.1 yra Italijoje sukurtas reaktyvinis lėktuvas, kuris buvo pirmasis italų dizainerių bandymas nutolti nuo stūmoklinio atitikmens.
Yokosuka MXY7 Ohka ("Oka") su Tsu-11 varikliu yra japonų naikintuvas-bombonešis, vadinamasis vienkartinis lėktuvas su kamikadzės pilotu.

Reaktyvinio varymo panaudojimas technologijoje buvo staigus postūmis sparčiai kurti kitus reaktyvinius lėktuvus ir toliau plėtoti karinių ir civilinių orlaivių konstrukciją.

GlosterMeteor – reaktyvinis naikintuvas, pagamintas Didžiojoje Britanijoje 1943 m., suvaidino reikšmingą vaidmenį Antrajame pasauliniame kare, o po jo užbaigimo tarnavo kaip vokiečių V-1 raketų gaudyklė.
„Lockheed F-80“ yra JAV pagamintas reaktyvinis lėktuvas, kuriame naudojamas „AllisonJ“ variklis. Šie lėktuvai ne kartą dalyvavo Japonijos ir Korėjos kare.
B-45 Tornado yra šiuolaikinių amerikietiškų bombonešių B-52 prototipas, sukurtas 1947 m.
MiG-15 yra pripažinto reaktyvinio naikintuvo MiG-9, kuris aktyviai dalyvavo kariniame konflikte Korėjoje, sekėjas, buvo pagamintas 1947 m. gruodžio mėn.
Tu-144 yra pirmasis sovietų viršgarsinis keleivinis lėktuvas.

Šiuolaikiniai reaktyviniai automobiliai

Kiekvienais metais lėktuvai tobulėja, nes dizaineriai iš viso pasaulio stengiasi sukurti naujos kartos lėktuvus, galinčius skristi garso greičiu ir viršgarsiniu greičiu. Dabar yra lėktuvai, galintys priimti daugybę keleivių ir krovinių, milžiniško dydžio ir neįsivaizduojamo greičio viršija 3000 km/h, kariniai orlaiviai aprūpinti modernia kovine įranga.

Tačiau tarp šios įvairovės yra keletas rekordinių reaktyvinių lėktuvų konstrukcijų:

„Airbus A380“ yra talpiausias orlaivis, talpinantis 853 keleivius, tai užtikrina dviaukštė konstrukcija. Jis taip pat yra vienas prabangiausių ir brangiausių mūsų laikų lėktuvų. Didžiausias keleivinis laineris ore.
Boeing 747 – daugiau nei 35 metus buvo laikomas talpiausiu dviaukščiu lėktuvu ir galėjo skraidinti 524 keleivius.
AN-225 Mriya yra krovininis lėktuvas, kurio keliamoji galia siekia 250 tonų.
„LockheedSR-71“ yra reaktyvinis lėktuvas, skrydžio metu pasiekiantis 3529 km/h greitį.

Aviacijos tyrimai nestovi vietoje, nes reaktyviniai lėktuvai yra sparčiai besivystančios šiuolaikinės aviacijos pagrindas. Šiuo metu kuriami keli Vakarų ir Rusijos pilotuojami, keleiviniai ir nepilotuojami reaktyviniai lėktuvai, kuriuos planuojama išleisti per ateinančius kelerius metus.

Rusijos naujoviški ateities pasiekimai apima 5-osios kartos naikintuvą PAK FA - T-50, kurio pirmosios kopijos pasieks kariuomenę, tikėtina, 2017 m. pabaigoje arba 2018 m. pradžioje, išbandžius naują reaktyvinį variklį.

Gamta yra reaktyvinio judėjimo pavyzdys

Reaktyvų judėjimo principą iš pradžių paskatino pati gamta. Jo veikimą naudoja kai kurių rūšių laumžirgių, medūzų, daugelio moliuskų lervos - šukutės, sepijos, aštuonkojai, kalmarai. Jie naudoja savotišką „atstūmimo principą“. Sepijos įsiurbia vandenį ir išmeta jį taip greitai, kad pačios daro šuolį į priekį. Šį metodą naudojantys kalmarai gali pasiekti net 70 kilometrų per valandą greitį. Štai kodėl šis judėjimo būdas leido kalmarus vadinti „biologinėmis raketomis“. Inžinieriai jau išrado variklį, pagrįstą kalmarų judėjimu. Vienas iš reaktyvinių variklių panaudojimo gamtoje ir technologijose pavyzdžių yra vandens patranka.

Tai prietaisas, užtikrinantis judėjimą naudojant vandens jėgą, išmetamą esant stipriam slėgiui. Įrenginyje vanduo pumpuojamas į kamerą, o po to iš jos išleidžiamas per antgalį, o indas juda priešinga srovės išmetimo kryptimi. Vanduo siurbiamas dyzeliniu arba benzininiu varikliu.

Augalų pasaulis taip pat siūlo reaktyvinio varymo pavyzdžių. Tarp jų yra rūšių, kurios naudoja šį judėjimą sėkloms paskleisti, pavyzdžiui, pašėlęs agurkas. Tik išoriškai šis augalas panašus į mums įprastus agurkus. Ir būdingą „pasiutusį“ gavo dėl keisto dauginimosi būdo. Subrendę vaisiai atšoka nuo kotelių. Dėl to atsidaro skylė, pro kurią agurkas iššauna medžiagą, kurioje yra daiginti tinkamų sėklų, taikant reaktyvumą. O pats agurkas atšoka iki dvylikos metrų į šonui priešingą pusę.

Reaktyvinio judėjimo pasireiškimui gamtoje ir technikoje galioja tie patys visatos dėsniai. Žmonija vis dažniau naudoja šiuos dėsnius siekdama savo tikslų ne tik Žemės atmosferoje, bet ir erdvės platybėse, o reaktyvinis varymas yra puikus to pavyzdys.