Могут ли двигаться ракеты в безвоздушном пространстве?Какое влияние на движение ракеты

ПОМОГИТЕ ПЛИЗ ПО Основы Технологии Отрасли! 35 БАЛЛОВ!1. Вещество, связывающее и обеспечивающее перевод из металла в шлак вредныхпримесей, называютдол
…

омит2) флюс3) шамот2. Сплав железа с углеродом, где углерода от 2,14 до 6,67% и постоянными примесями серы,фосфора, кремния и марганца называется1) сталь2) ферромарғанец3) чугун3. Чугун, по сравнению со сталью, обладает более высокими показателями1) пластичности2) вязкости3) твердости4. Вещество, защищающее поверхность сплава от печных газов1) шлак2) флюс3) шамот5. К огнеупорным материалам относятмагнезит2) известняк3) шпат6. К основным огнеупорам относят1) доломит2) шамот3) динас7. Способность огнеупорного материала сохранять свое состояние при резких колебаниях температур называют1) тепловой стойкостью2) огнеупорностьюмеханической прочностью8. Толливом, применяемым в доменной печи, является1) дрова2) уголь3) кокс9. Кокс образуется при температуре1) 600 °C2) 1000’t3) 1600 с10. К железосодержащей части шихты относят1) шпат2) шамот3) флюс11. Шихта для производства чугуна должна обладать свойствами1) пластичность2) прочность3) тугоплавкость12.Не входит в состав шихты доменного производства1) шамот2) кокс3) руда13. Машина, применяемая для мелкого дробления1) щековая дробилка2) шаровая мельница3) конусная дробилка14. Операцию удаления из руды пустой породы называют1) усреднение2)3) окускование15. Процесс превращения мелких железорудных концентратов в кусковые спеканием в результате сжигания топлива в слое спекаемого материала называют1) обогащение2) агломерация3) окатывание16. Для производства чугуна используют1) доменную печь2) конвертер3)3) электродуговую печь17. Самая большая часть доменной печи1) колошник2) горн3) шахта18. Дно доменной печи называют1) лещадь2) фурма3)3) распар19. К продуктам доменной плавки нельзя отнести1) чугун2) колошниковый газ3) руду20. В доменной печи с железом происходят химические реакцииокисления2) восстановления3) обогащения21. Температура плавильного пространства в электродуговой печи1) 1500’C2) 2000’l3) 3000’с22. Продолжительность плавки стали, в конвертере емкостью 300 тонн составляет1) 45 мин2) 55 мин3) 65 мин23. При разливке сверху сталь из ковша поступает в1) кристаллизатор2) холодильник3) изложницу24. В состав шихты мартеновского скрап — процесса входят1) скрап2) скрап и чугун3) скрап и руда25. К способам обработки металлов давлением не относится1) штамповка2) ковка3) литье

ДАЮ 10 БАЛЛОВ !!! Який струм проходить через нагрівальний елемент електричного кип’ятильника, опір якого 50 Ом, якщо протягом 10 хв у ньому виділилося
…

30 кДж теплоти.​

ДАЮ 10 БАЛЛОВ !!! Який струм проходить через нагрівальний елемент електричного кип’ятильника, опір якого 50 Ом, якщо протягом 10 хв у ньому виділилося
…

30 кДж теплоти.​

из 12 вопрсоов 4 или 5 ошибок это какая оценка пожалуйста срочно нужно​

дано:h=60% N=25Втt=1 годзнайти: А повна=?​

какие частицы имеют электрический заряд 1) атом 2) ядро атома 3) протон 4) нейтрон 5) электрон 6 ) ион а) 1,2,3,4,5 б)2,3,5 с)2,3,5,6 д) нету правильн
…

ого варипнта пж пж чтобы ыбл праивлтный овтет ​

Используя ключевые слова, завершите текст:Ключевые слова: 1 — Планетарная модель; 2 — Ион; 3 — Атом; 4 — Атомное ядро; 5 — Протон; 6 — Нейтрон; 7 — Э
…

лектрон______________ — это система, состоящая из ядра и вращающихся вокруг него электронов. Это система, предложенная Резерфордом, напоминает солнечную систему и поэтому называется _________________. ______________ состоит из протонов и нейтронов. _________________ заряжена положительно, а __________________ отрицательно. _________________ — частица, не имеющая электрического заряда. Атом, отдающий или получающий электроны называется _________________.​

в каком есть элетричемкий заряд 1) атом 2) ядро атома 3) протон 4) нейтрон 5) электрон 6) ион а) 1,3,5 б)2,3,5 с)4,6 пожалуйста срочно нужно двм 100
…

баллов пжп ж​

Постройте изображение данного предмета в линзе .Какое это изображение?

Початковий імпульс тіла 200 кг м\с. Чому дорівнює кінечнй його імпульс в момент
часу, коли зміна імпульсу досягла значення 20 кг м\с?

Как движется космическая ракета в безвоздушном пространстве?

   В полете ракета отталкивается не от окружающего ее воздуха, от выбрасываемых ею же газов.

   Как это происходит? Представь себе лодку, полную ребят, которые прыгают в воду с кормы. Прыгая, они отталкиваются от лодки, и силой толчков лодка движется в противоположную сторону. Попробуй проверить сам!

   Не обязательно даже прыгать с лодки. Допустим, она нагружена мешочками с песком, а ты стоишь на корме. Ты упираешься ногами в днище лодки и бросаешь в воду мешки. Толкая мешок во время броска, ты сам с той же силой отталкиваешься от него. Лодка движется.

   В ракете осуществлен этот же принцип. Только вместо прыгающих с кормы или мешков песка там сжатые газы, а вместо твоей толкающей силы – огромная сила горения топлива, граничащая со взрывом.

   Часто спрашивают: как же тяжелая и твердая ракета отталкивается от легких неосязаемых газов? Ведь если человек выпрыгивает из лодки или выбрасывает мешок с песком, то здесь масса тела, от которого отталкивается лодка, заметна, ощутима. Да, правильно! Но при этом у выбрасываемой массы не слишком большая скорость. А вот газы из сопла вырываются с колоссальной скоростью – больше трех километров в секунду. При такой скорости и про легкий газ не скажешь, что он неосязаемый!

   Принцип полета ракеты можно описать и по-другому. Воспламеним внутри герметически закрытой коробки некоторое количество пороха. Если коробка достаточно прочна и стенки уцелеют, она не сдвинется с места: сила давления взрыва на любую стенку уравновесится давлением на остальные. Если стенки все непрочные, коробку разорвет, и клочья коробки полетят в разные стороны. Если одна стенка тоньше, чем другие, она будет прорвана, и с этой стороны газы начнут улетать в прорыв. При этом давление на боковые стенки будет по-прежнему уравновешиваться, но давление на стенку, противоположную взорванной, не будет ничем уравновешено и сдвинет коробку.

   Идеальный случай непрочной стенки – это когда ее нет совсем. Тогда мы имеем простейшую ракету. «Нулевая стенка» ракеты – ее сопло. Взрывающееся внутри коробки топливо (в настоящей ракете коробку называют камерой сгорания) вырывается из сопла потоком раскаленных газов. Но с такой же силой эти газы устремляются и к противоположной, ненулевой стенке, давлением на нее толкая ракету вперед.

   Как видишь, воздух здесь ни при чем. Он даже мешает, оказывая сопротивление. Ракете даже легче лететь там, где нет воздуха. Константин Эдуардович Циолковский потому и придумал применять ракеты для космических полетов, что это единственный способ движения в безвоздушной среде.

Тест с ответами: “Реактивное движение”

1. Кто впервые разработал теорию движения ракет:
а) Циолковский +
б) Гагарин
в) Королев

2. В каком году был запущен первый ИСЗ:
а) 1959 г.
б) 1957 г. +
в) 1961 г.

3. Реактивное движение позволяет двигаться в безвоздушном пространстве, так ли это:
а) нет
б) зависит от скорости
в) да +

4. Какой закон лежит в основе реактивного движения:
а) Закон сохранения импульса +
б) Закон всемирного тяготения
в) Закон сохранения массы

5. Реактивное движение позволяет тормозить в безвоздушном пространстве, так ли это:
а) нет
б) зависит от скорости
в) да +

6. Благодаря реактивному движению перемещаются:
а) только кальмары
б) осьминоги +
в) только ракеты

7. Реактивное движение позволяет сообщать ракете первую космическую скорость, так ли это:
а) нет
б) не изучено
в) да +

8. Движение, которое возникает при отделении от тела некоторой его части с определённой скоростью:
а) реактивное движение +
б) активное движение
в) движение частиц

9. Благодаря реактивному движению перемещаются:
а) только ракеты
б) только осьминоги
в) кальмары +

10. Вывел формулу, позволяющую рассчитать максимальную скорость, которую может развить ракета:
а) Королев
б) Циолковский +
в) Веремеев

11. Максимально достижимая скорость зависит в первую очередь от скорости истечения газов из:
а) сопла +
б) верха ракеты
в) оба варианта не верны

12. Чем выше температура, тем … скорость:
а) меньше
б) больше +
в) скорость не меняется

13. В безвоздушном пространстве ракета разовьёт тем большую скорость, чем больше скорость истечения газов и чем больше число:
а) Циолковского +
б) Пи
в) сопел

14. До начала работы двигателей импульс ракеты и горючего был равен:
а) числу Пи
б) единице
в) нулю +

15. Благодаря реактивному движению перемещаются:
а) ракеты +
б) только кальмары
в) только осьминоги

16. На основании закона сохранения импульса при отсутствии внешних сил сумма векторов импульсов взаимодействующих тел:
а) уменьшается
б) остается постоянной +
в) увеличивается

17. При реактивном движении возникает:
а) обратная тяга
б) реактивное усилие
в) реактивная сила +

18. Сила, возникающая в результате взаимодействия реактивной двигательной установки с истекающей из сопла струёй расширяющейся жидкости или газа, обладающих кинетической энергией:
а) реактивное усилие
б) реактивная тяга +
в) обратная тяга

19. Реактивное движение позволяет:
а) сообщать ракете вторую космическую скорость
б) двигаться в только в воздушном пространстве
в) двигаться в безвоздушном пространстве +

20. В основу возникновения реактивной тяги положен:
а) закон индукции
б) закон сохранения импульса +
в) закон сохранения массы

21. Сила, сообщающая телу ускорение:
а) реактивная сила +
б) реактивная мощь
в) реактивный толчок

22. Реактивное движение основано на … законе Ньютона:
а) втором
б) третьем +
в) первом

23. Горячие газы, вырываясь из сопла ракеты, образуют:
а) силу противодействия
б) силу полета
в) силу действия +

24. Реактивное движение позволяет:
а) двигаться в только в воздушном пространстве
б) тормозить в безвоздушном пространстве +
в) сообщать ракете вторую космическую скорость

25. Сила реакции, действующая в противоположном направлении, называется:
а) силой взлета
б) силой подъема
в) силой тяги +

26. Основной частью реактивного двигателя является:
а) крылья
б) камера сгорания +
в) сопло

27. Закон сохранения импульса нужен для расчета:
а) скорости ракеты +
б) массы ракеты
в) времени полета ракеты

28. Реактивное движение позволяет:
а) двигаться в только в воздушном пространстве
б) сообщать ракете вторую космическую скорость
в) сообщать ракете первую космическую скорость +

29. Впервые идею использования реактивного движения для космических полетов предложил ученый-инженер:
а) Кибальчич +
б) Циалковский
в) Королев

30. Реактивная тяга обеспечивает передвижение реактивного двигателя и связанного с ним объекта в сторону, противоположную направлению реактивной струи, так ли это:
а) нет
б) да +
в) неизвестно

Интересная информация о реактивном движении. Применение реактивного движения в технике Реактивное движение в природе проект

Реактивное движение в природе и технике

РЕФЕРАТ ПО ФИЗИКЕ

Реактивное движение

— движение, возникающее при отделении от тела с некоторой скоростью какой-либо его части.

Реактивная сила возникает без какого-либо взаимодействия с внешними телами.

Применение реактивного движения в природе

Многие из нас в своей жизни встречались во время купания в море с медузами. Во всяком случае, в Черном море их вполне хватает. Но мало кто задумывался, что и медузы для передвижения пользуются реактивным движением. Кроме того, именно так передвигаются и личинки стрекоз, и некоторые виды морского планктона. И зачастую КПД морских беспозвоночных животных при использовании реактивного движения гораздо выше, чем у техноизобретений.

Реактивное движение используется многими моллюсками – осьминогами, кальмарами, каракатицами. Например, морской моллюск-гребешок движется вперед за счет реактивной силы струи воды, выброшенной из раковины при резком сжатии ее створок.

Осьминог

Каракатица

Каракатица, как и большинство головоногих моллюсков, движется в воде следующим способом. Она забирает воду в жаберную полость через боковую щель и особую воронку впереди тела, а затем энергично выбрасывает струю воды через воронку. Каракатица направляет трубку воронки в бок или назад и стремительно выдавливая из неё воду, может двигаться в разные стороны.

Сальпа — морское животное с прозрачным телом, при движении принимает воду через переднее отверстие, причем вода попадает в широкую полость, внутри которой по диагонали натянуты жабры. Как только животное сделает большой глоток воды, отверстие закрывается. Тогда продольные и поперечные мускулы сальпы сокращаются, все тело сжимается, и вода через заднее отверстие выталкивается наружу. Реакция вытекающей струи толкает сальпу вперед.

Наибольший интерес представляет реактивный двигатель кальмара. Кальмар является самым крупным беспозвоночным обитателем океанских глубин. Кальмары достигли высшего совершенства в реактивной навигации. У них даже тело своими внешними формами копирует ракету (или лучше сказать – ракета копирует кальмара, поскольку ему принадлежит в этом деле бесспорный приоритет). При медленном перемещении кальмар пользуется большим ромбовидным плавником, периодически изгибающимся. Для быстрого броска он использует реактивный двигатель. Мышечная ткань – мантия окружает тело моллюска со всех сторон, объем ее полости составляет почти половину объема тела кальмара. Животное засасывает воду внутрь мантийной полости, а затем резко выбрасывает струю воды через узкое сопло и с большой скоростью двигается толчками назад. При этом все десять щупалец кальмара собираются в узел над головой, и он приобретает обтекаемую форму. Сопло снабжено специальным клапаном, и мышцы могут его поворачивать, изменяя направление движения. Двигатель кальмара очень экономичен, он способен развивать скорость до 60 – 70 км/ч. (Некоторые исследователи считают, что даже до 150 км/ч!) Недаром кальмара называют “живой торпедой”. Изгибая сложенные пучком щупальца вправо, влево, вверх или вниз, кальмар поворачивает в ту или другую сторону. Поскольку такой руль по сравнению с самим животным имеет очень большие размеры, то достаточно его незначительного движения, чтобы кальмар, даже на полном ходу, легко мог увернуться от столкновения с препятствием. Резкий поворот руля – и пловец мчится уже в обратную сторону. Вот изогнул он конец воронки назад и скользит теперь головой вперед. Выгнул ее вправо – и реактивный толчок отбросил его влево. Но когда нужно плыть быстро, воронка всегда торчит прямо между щупальцами, и кальмар мчится хвостом вперед, как бежал бы рак – скороход, наделенный резвостью скакуна.

Если спешить не нужно, кальмары и каракатицы плавают, ундулируя плавниками, – миниатюрные волны пробегают по ним спереди назад, и животное грациозно скользит, изредка подталкивая себя также и струей воды, выброшенной из-под мантии. Тогда хорошо заметны отдельные толчки, которые получает моллюск в момент извержения водяных струй. Некоторые головоногие могут развивать скорость до пятидесяти пяти километров в час. Прямых измерений, кажется, никто не производил, но об этом можно судить по скорости и дальности полета летающих кальмаров. И такие, оказывается, есть таланты в родне у спрутов! Лучший пилот среди моллюсков – кальмар стенотевтис. Английские моряки называют его – флайинг-сквид («летающий кальмар»). Это небольшое животное размером с селедку. Он преследует рыб с такой стремительностью, что нередко выскакивает из воды, стрелой проносясь над ее поверхностью. К этой уловке он прибегает и спасая свою жизнь от хищников – тунцов и макрелей. Развив в воде максимальную реактивную тягу, кальмар-пилот стартует в воздух и пролетает над волнами более пятидесяти метров. Апогей полета живой ракеты лежит так высоко над водой, что летающие кальмары нередко попадают на палубы океанских судов. Четыре-пять метров – не рекордная высота, на которую поднимаются в небо кальмары. Иногда они взлетают еще выше.

Английский исследователь моллюсков доктор Рис описал в научной статье кальмара (длиной всего в 16 сантиметров), который, пролетев по воздуху изрядное расстояние, упал на мостик яхты, возвышавшийся над водой почти на семь метров.

Случается, что на корабль сверкающим каскадом обрушивается множество летающих кальмаров. Античный писатель Требиус Нигер поведал однажды печальную историю о корабле, который будто бы даже затонул под тяжестью летающих кальмаров, упавших на его палубу. Кальмары могут взлетать и без разгона.

Осьминоги тоже умеют летать. Французский натуралист Жан Верани видел, как обычный осьминог разогнался в аквариуме и вдруг задом вперед неожиданно выскочил из воды. Описав в воздухе дугу длиной метров в пять, он плюхнулся обратно в аквариум. Набирая скорость для прыжка, осьминог двигался не только за счет реактивной тяги, но и греб щупальцами.
Мешковатые осьминоги плавают, конечно, хуже кальмаров, но в критические минуты и они могут показать рекордный для лучших спринтеров класс. Сотрудники Калифорнийского аквариума пытались сфотографировать осьминога, атакующего краба. Спрут бросался на добычу с такой быстротой, что на пленке, даже при съемке на самых больших скоростях, всегда оказывались смазки. Значит, бросок длился сотые доли секунды! Обычно же осьминоги плавают сравнительно медленно. Джозеф Сайнл, изучавший миграции спрутов, подсчитал: осьминог размером в полметра плывет по морю со средней скоростью около пятнадцати километров в час. Каждая струя воды, выброшенная из воронки, толкает его вперед (вернее, назад, так как осьминог плывет задом наперед) на два – два с половиной метра.

Реактивное движение можно встретить и в мире растений. Например, созревшие плоды “бешеного огурца” при самом легком прикосновении отскакивают от плодоножки, а из образовавшегося отверстия с силой выбрасывается клейкая жидкость с семенами. Сам огурец при этом отлетает в противоположном направлении до 12 м.

Зная закон сохранения импульса можно изменять собственную скорость перемещения в открытом пространстве. Если вы находитесь в лодке и у вас есть несколько тяжёлых камней, то бросая камни в определённую сторону вы будете двигаться в противоположном направлении. То же самое будет и в космическом пространстве, но там для этого используют реактивные двигатели.

Каждый знает, что выстрел из ружья сопровождается отдачей. Если бы вес пули равнялся бы весу ружья, они бы разлетелись с одинаковой скоростью. Отдача происходит потому, что отбрасываемая масса газов создаёт реактивную силу, благодаря которой может быть обеспечено движение как в воздухе, так и в безвоздушном пространстве. И чем больше масса и скорость истекающих газов, тем большую силу отдачи ощущает наше плечо, чем сильнее реакция ружья, тем больше реактивная сила.

Применение реактивного движения в технике

В течение многих веков человечество мечтало о космических полётах. Писатели-фантасты предлагали самые разные средства для достижения этой цели. В XVII веке появился рассказ французского писателя Сирано де Бержерака о полёте на Луну. Герой этого рассказа добрался до Луны в железной повозке, над которой он всё время подбрасывал сильный магнит. Притягиваясь к нему, повозка всё выше поднималась над Землёй, пока не достигла Луны. А барон Мюнхгаузен рассказывал, что забрался на Луну по стеблю боба.

В конце первого тысячелетия нашей эры в Китае изобрели реактивное движение, которое приводило в действие ракеты — бамбуковые трубки, начиненные порохом, они также использовались как забава. Один из первых проектов автомобилей был также с реактивным двигателем и принадлежал этот проект Ньютону

Автором первого в мире проекта реактивного летательного аппарата, предназначенного для полета человека, был русский революционер – народоволец Н. И. Кибальчич. Его казнили 3 апреля 1881 г. за участие в покушении на императора Александра II. Свой проект он разработал в тюрьме после вынесения смертного приговора. Кибальчич писал: “Находясь в заключении, за несколько дней до своей смерти я пишу этот проект. Я верю в осуществимость моей идеи, и эта вера поддерживает меня в моем ужасном положении…Я спокойно встречу смерть, зная, что моя идея не погибнет вместе со мною”.

Идея использования ракет для космических полётов была предложена ещё в начале нашего столетия русским учёным Константином Эдуардовичем Циолковским. В 1903 году появилась в печати статья преподавателя калужской гимназии К.Э. Циолковского “Исследование мировых пространств реактивными приборами”. В этой работе содержалось важнейшее для космонавтики математическое уравнение, теперь известное как “формула Циолковского”, которое описывало движение тела переменной массы. В дальнейшем он разработал схему ракетного двигателя на жидком топливе, предложил многоступенчатую конструкцию ракеты, высказал идею о возможности создания целых космических городов на околоземной орбите. Он показал, что единственный аппарат, способный преодолеть силу тяжести — это ракета, т.е. аппарат с реактивным двигателем, использующим горючее и окислитель, находящиеся на самом аппарате.

Реактивный двигатель

– это двигатель, преобразующий химическую энергию топлива в кинетическую энергию газовой струи, при этом двигатель приобретает скорость в обратном направлении.

Идея К.Э.Циолковского была осуществлена советскими учёными под руководством академика Сергея Павловича Королёва. Первый в истории искусственный спутник Земли с помощью ракеты был запущен в Советском Союзе 4 октября 1957 г.

Принцип реактивного движения находит широкое практическое применение в авиации и космонавтике. В космическом пространстве нет среды, с которой тело могло бы взаимодействовать и тем самым изменять направление и модуль своей скорости, поэтому для космических полетов могут быть использованы только реактивные летательные аппараты, т. е. ракеты.

Устройство ракеты

В основе движения ракеты лежит закон сохранения импульса. Если в некоторый момент времени от ракеты будет отброшено какое-либо тело, то она приобретет такой же импульс, но направленный в противоположную сторону

В любой ракете, независимо от ее конструкции, всегда имеется оболочка и топливо с окислителем. Оболочка ракеты включает в себя полезный груз (в данном случае это космический корабль), приборный отсек и двигатель (камера сгорания, насосы и пр.).

Основную массу ракеты составляет топливо с окислителем (окислитель нужен для поддержания горения топлива, поскольку в космосе нет кислорода).

Топливо и окислитель с помощью насосов подаются в камеру сгорания. Топливо, сгорая, превращается в газ высокой температуры и высокого давления. Благодаря большой разности давлений в камере сгорания и в космическом пространстве, газы из камеры сгорания мощнойструей устремляются наружу через раструб специальной формы, называемый соплом. Назначение сопла состоит в том, чтобы повысить скорость струи.

Перед стартом ракеты её импульс равен нулю. В результате взаимодействия газа в камере сгорания и всех остальных частей ракеты вырывающиёся через сопло газ получает некоторый импульс. Тогда ракета представляет собой замкнутую систему, и её общий импульс должен и после запуска равен нулю. Поэтому и оболочка ракеты совсем, что в ней находится, получает импульс, равный по модулю импульсу газа, но противоположный по направлению.

Наиболее массивную часть ракеты, предназначенную для старта и разгона всей ракеты, называют первой ступенью. Когда первая массивная ступень многоступенчатой ракеты исчерпает при разгоне все запасы топлива, она отделяется. Дальнейший разгон продолжает вторая, менее массивная ступень, и к ранее достигнутой при помощи первой ступени скорости она добавляет ещё некоторую скорость, а затем отделяется. Третья ступень продолжает наращивание скорости до необходимого значения и доставляет полезный груз на орбиту.

Первым человеком, который совершил полёт в космическом пространстве, был гражданин Советского Союза Юрий Алексеевич Гагарин. 12 апреля 1961 г. Он облетел земной шар на корабле-спутнике «Восток»

Советские ракеты первыми достигли Луны, облетели Луну и сфотографировали её невидимую с Земли сторону, первыми достигли планету Венера и доставили на её поверхность научные приборы. В 1986 г. Два советских космических корабля «Вега-1» и «Вега-2» с близкого расстояния исследовали комету Галлея, приближающуюся к Солнцу один раз в 76 лет.

Реактивное движение в природе».

Выполнила ученица:

10 «А» класса

Каклюгина Екатерина.

Реактивное движение
— движение, возникающее при отделении от тела с некоторой скоростью какой-либо его части.

Многие из нас в своей жизни встречались во время купания в море с медузами. Во всяком случае, в Черном море их вполне хватает. Но мало кто задумывался, что и медузы для передвижения пользуются реактивным движением. Кроме того, именно так передвигаются и личинки стрекоз, и некоторые виды морского планктона. И зачастую КПД морских беспозвоночных животных при использовании реактивного движения гораздо выше, чем у техно изобретений.

Реактивное движение используется многими моллюсками – осьминогами, кальмарами, каракатицами. Например, морской моллюск-гребешок движется вперед за счет реактивной силы струи воды, выброшенной из раковины при резком сжатии ее створок.

Каракатица, как и большинство головоногих моллюсков, движется в воде следующим способом. Она забирает воду в жаберную полость через боковую щель и особую воронку впереди тела, а затем энергично выбрасывает струю воды через воронку. Каракатица направляет трубку воронки в бок или назад и стремительно выдавливая из неё воду, может двигаться в разные стороны.

Реактивное движение можно встретить и в мире растений. Например, созревшие плоды “бешеного огурца” при самом легком прикосновении отскакивают от плодоножки, а из образовавшегося отверстия с силой выбрасывается клейкая жидкость с семенами. Сам огурец при этом отлетает в противоположном направлении до 12 м.

Зная закон сохранения импульса можно изменять собственную скорость перемещения в открытом пространстве. Если вы находитесь в лодке и у вас есть несколько тяжёлых камней, то бросая камни в определённую сторону вы будете двигаться в противоположном направлении. То же самое будет и в космическом пространстве, но там для этого используют реактивные двигатели.

Каждый знает, что выстрел из ружья сопровождается отдачей. Если бы вес пули равнялся бы весу ружья, они бы разлетелись с одинаковой скоростью. Отдача происходит потому, что отбрасываемая масса газов создаёт реактивную силу, благодаря которой может быть обеспечено движение как в воздухе, так и в безвоздушном пространстве. И чем больше масса и скорость истекающих газов, тем большую силу отдачи ощущает наше плечо, чем сильнее реакция ружья, тем больше реактивная сила.

Применение реактивного движения в технике.

В течение многих веков человечество мечтало о космических полётах. Писатели-фантасты предлагали самые разные средства для достижения этой цели. В XVII веке появился рассказ французского писателя Сирано де Бержерака о полёте на Луну. Герой этого рассказа добрался до Луны в железной повозке, над которой он всё время подбрасывал сильный магнит. Притягиваясь к нему, повозка всё выше поднималась над Землёй, пока не достигла Луны. А барон Мюнхгаузен рассказывал, что забрался на Луну по стеблю боба.

В конце первого тысячелетия нашей эры в Китае изобрели реактивное движение, которое приводило в действие ракеты — бамбуковые трубки, начиненные порохом, они также использовались как забава. Один из первых проектов автомобилей был также с реактивным двигателем и принадлежал этот проект Ньютону

Автором первого в мире проекта реактивного летательного аппарата, предназначенного для полета человека, был русский революционер – народоволец Н.И. Кибальчич. Его казнили 3 апреля 1881 г. за участие в покушении на императора Александра II. Свой проект он разработал в тюрьме после вынесения смертного приговора. Кибальчич писал: “Находясь в заключении, за несколько дней до своей смерти я пишу этот проект. Я верю в осуществимость моей идеи, и эта вера поддерживает меня в моем ужасном положении…Я спокойно встречу смерть, зная, что моя идея не погибнет вместе со мною”. Идея использования ракет для космических полётов была предложена ещё в начале нашего столетия русским учёным Константином Эдуардовичем Циолковским. В 1903 году появилась в печати статья преподавателя калужской гимназии К.Э. Циолковского “Исследование мировых пространств реактивными приборами”. В этой работе содержалось важнейшее для космонавтики математическое уравнение, теперь известное как “формула Циолковского”, которое описывало движение тела переменной массы. В дальнейшем он разработал схему ракетного двигателя на жидком топливе, предложил многоступенчатую конструкцию ракеты, высказал идею о возможности создания целых космических городов на околоземной орбите. Он показал, что единственный аппарат, способный преодолеть силу тяжести — это ракета, т.е. аппарат с реактивным двигателем, использующим горючее и окислитель, находящиеся на самом аппарате.

Реактивное движение в природе
и технике

РЕФЕРАТ ПО ФИЗИКЕ

Реактивное движение

— движение, возникающее при отделении
от тела с некоторой скоростью какой-либо
его части.

Реактивная сила
возникает без какого-либо взаимодействия
с внешними телами.

Применение реактивного
движения в природе

Многие из нас в своей жизни
встречались во время купания в море с
медузами. Во всяком случае, в Черном
море их вполне хватает. Но мало кто
задумывался, что и медузы для передвижения
пользуются реактивным движением. Кроме
того, именно так передвигаются и личинки
стрекоз, и некоторые виды морского
планктона. И зачастую КПД морских
беспозвоночных животных при использовании
реактивного движения гораздо выше, чем
у техноизобретений.

Реактивное движение используется
многими моллюсками – осьминогами,
кальмарами, каракатицами. Например,
морской моллюск-гребешок движется
вперед за счет реактивной силы струи
воды, выброшенной из раковины при резком
сжатии ее створок.

Осьминог

Каракатица

Каракатица, как и большинство
головоногих моллюсков, движется в воде
следующим способом. Она забирает воду
в жаберную полость через боковую щель
и особую воронку впереди тела, а затем
энергично выбрасывает струю воды через
воронку. Каракатица направляет трубку
воронки в бок или назад и стремительно
выдавливая из неё воду, может двигаться
в разные стороны.

Сальпа — морское
животное с прозрачным телом, при движении
принимает воду через переднее отверстие,
причем вода попадает в широкую полость,
внутри которой по диагонали натянуты
жабры. Как только животное сделает
большой глоток воды, отверстие закрывается.
Тогда продольные и поперечные мускулы
сальпы сокращаются, все тело сжимается,
и вода через заднее отверстие выталкивается
наружу. Реакция вытекающей струи толкает
сальпу вперед.

Наибольший интерес представляет
реактивный двигатель кальмара. Кальмар
является самым крупным беспозвоночным
обитателем океанских глубин. Кальмары
достигли высшего совершенства в
реактивной навигации. У них даже тело
своими внешними формами копирует ракету
(или лучше сказать – ракета копирует
кальмара, поскольку ему принадлежит в
этом деле бесспорный приоритет). При
медленном перемещении кальмар пользуется
большим ромбовидным плавником,
периодически изгибающимся. Для быстрого
броска он использует реактивный
двигатель. Мышечная ткань – мантия
окружает тело моллюска со всех сторон,
объем ее полости составляет почти
половину объема тела кальмара. Животное
засасывает воду внутрь мантийной
полости, а затем резко выбрасывает струю
воды через узкое сопло и с большой
скоростью двигается толчками назад.
При этом все десять щупалец кальмара
собираются в узел над головой, и он
приобретает обтекаемую форму. Сопло
снабжено специальным клапаном, и мышцы
могут его поворачивать, изменяя
направление движения. Двигатель кальмара
очень экономичен, он способен развивать
скорость до 60 – 70 км/ч. (Некоторые
исследователи считают, что даже до 150
км/ч!) Недаром кальмара называют “живой
торпедой”. Изгибая сложенные пучком
щупальца вправо, влево, вверх или вниз,
кальмар поворачивает в ту или другую
сторону. Поскольку такой руль по сравнению
с самим животным имеет очень большие
размеры, то достаточно его незначительного
движения, чтобы кальмар, даже на полном
ходу, легко мог увернуться от столкновения
с препятствием. Резкий поворот руля –
и пловец мчится уже в обратную сторону.
Вот изогнул он конец воронки назад и
скользит теперь головой вперед. Выгнул
ее вправо – и реактивный толчок отбросил
его влево. Но когда нужно плыть быстро,
воронка всегда торчит прямо между
щупальцами, и кальмар мчится хвостом
вперед, как бежал бы рак – скороход,
наделенный резвостью скакуна.

Если спешить не нужно, кальмары
и каракатицы плавают, ундулируя
плавниками, – миниатюрные волны пробегают
по ним спереди назад, и животное грациозно
скользит, изредка подталкивая себя
также и струей воды, выброшенной из-под
мантии. Тогда хорошо заметны отдельные
толчки, которые получает моллюск в
момент извержения водяных струй.
Некоторые головоногие могут развивать
скорость до пятидесяти пяти километров
в час. Прямых измерений, кажется, никто
не производил, но об этом можно судить
по скорости и дальности полета летающих
кальмаров. И такие, оказывается, есть
таланты в родне у спрутов! Лучший пилот
среди моллюсков – кальмар стенотевтис.
Английские моряки называют его –
флайинг-сквид («летающий кальмар»). Это
небольшое животное размером с селедку.
Он преследует рыб с такой стремительностью,
что нередко выскакивает из воды, стрелой
проносясь над ее поверхностью. К этой
уловке он прибегает и спасая свою жизнь
от хищников – тунцов и макрелей. Развив
в воде максимальную реактивную тягу,
кальмар-пилот стартует в воздух и
пролетает над волнами более пятидесяти
метров. Апогей полета живой ракеты лежит
так высоко над водой, что летающие
кальмары нередко попадают на палубы
океанских судов. Четыре-пять метров –
не рекордная высота, на которую поднимаются
в небо кальмары. Иногда они взлетают
еще выше.

Английский исследователь
моллюсков доктор Рис описал в научной
статье кальмара (длиной всего в 16
сантиметров), который, пролетев по
воздуху изрядное расстояние, упал на
мостик яхты, возвышавшийся над водой
почти на семь метров.

Случается, что на корабль
сверкающим каскадом обрушивается
множество летающих кальмаров. Античный
писатель Требиус Нигер поведал однажды
печальную историю о корабле, который
будто бы даже затонул под тяжестью
летающих кальмаров, упавших на его
палубу. Кальмары могут взлетать и без
разгона.

Осьминоги тоже умеют летать.
Французский натуралист Жан Верани
видел, как обычный осьминог разогнался
в аквариуме и вдруг задом вперед
неожиданно выскочил из воды. Описав в
воздухе дугу длиной метров в пять, он
плюхнулся обратно в аквариум. Набирая
скорость для прыжка, осьминог двигался
не только за счет реактивной тяги, но и
греб щупальцами.
Мешковатые осьминоги
плавают, конечно, хуже кальмаров, но в
критические минуты и они могут показать
рекордный для лучших спринтеров класс.
Сотрудники Калифорнийского аквариума
пытались сфотографировать осьминога,
атакующего краба. Спрут бросался на
добычу с такой быстротой, что на пленке,
даже при съемке на самых больших
скоростях, всегда оказывались смазки.
Значит, бросок длился сотые доли секунды!
Обычно же осьминоги плавают сравнительно
медленно. Джозеф Сайнл, изучавший
миграции спрутов, подсчитал: осьминог
размером в полметра плывет по морю со
средней скоростью около пятнадцати
километров в час. Каждая струя воды,
выброшенная из воронки, толкает его
вперед (вернее, назад, так как осьминог
плывет задом наперед) на два – два с
половиной метра.

Реактивное движение можно
встретить и в мире растений. Например,
созревшие плоды “бешеного огурца” при
самом легком прикосновении отскакивают
от плодоножки, а из образовавшегося
отверстия с силой выбрасывается клейкая
жидкость с семенами. Сам огурец при этом
отлетает в противоположном направлении
до 12 м.

Зная закон сохранения импульса
можно изменять собственную скорость
перемещения в открытом пространстве.
Если вы находитесь в лодке и у вас есть
несколько тяжёлых камней, то бросая
камни в определённую сторону вы будете
двигаться в противоположном направлении.
То же самое будет и в космическом
пространстве, но там для этого используют
реактивные двигатели.

Каждый знает, что выстрел из
ружья сопровождается отдачей. Если бы
вес пули равнялся бы весу ружья, они бы
разлетелись с одинаковой скоростью.
Отдача происходит потому, что отбрасываемая
масса газов создаёт реактивную силу,
благодаря которой может быть обеспечено
движение как в воздухе, так и в безвоздушном
пространстве. И чем больше масса и
скорость истекающих газов, тем большую
силу отдачи ощущает наше плечо, чем
сильнее реакция ружья, тем больше
реактивная сила.

Применение реактивного движения
в технике

В течение многих веков человечество
мечтало о космических полётах.
Писатели-фантасты предлагали самые
разные средства для достижения этой
цели. В XVII

веке появился рассказ французского
писателя Сирано де Бержерака о полёте
на Луну. Герой этого рассказа добрался
до Луны в железной повозке, над которой
он всё время подбрасывал сильный магнит.
Притягиваясь к нему, повозка всё выше
поднималась над Землёй, пока не достигла
Луны. А барон Мюнхгаузен рассказывал,
что забрался на Луну по стеблю боба.

В конце первого тысячелетия
нашей эры в Китае изобрели реактивное
движение, которое приводило в действие
ракеты — бамбуковые трубки, начиненные
порохом, они также использовались как
забава. Один из первых проектов автомобилей
был также с реактивным двигателем и
принадлежал этот проект Ньютону

Автором первого в мире проекта
реактивного летательного аппарата,
предназначенного для полета человека,
был русский революционер – народоволец
Н.И. Кибальчич. Его казнили 3 апреля 1881
г. за участие в покушении на императора
Александра II. Свой проект он разработал
в тюрьме после вынесения смертного
приговора. Кибальчич писал: “Находясь
в заключении, за несколько дней до своей
смерти я пишу этот проект. Я верю в
осуществимость моей идеи, и эта вера
поддерживает меня в моем ужасном
положении…Я спокойно встречу смерть,
зная, что моя идея не погибнет вместе
со мною”.

Идея использования ракет для
космических полётов была предложена
ещё в начале нашего столетия русским
учёным Константином
Эдуардовичем Циолковским.
В 1903 году появилась в печати статья
преподавателя калужской гимназии К.Э.
Циолковского “Исследование мировых
пространств реактивными приборами”.
В этой работе содержалось важнейшее
для космонавтики математическое
уравнение, теперь известное как “формула
Циолковского”, которое описывало
движение тела переменной массы. В
дальнейшем он разработал схему ракетного
двигателя на жидком топливе, предложил
многоступенчатую конструкцию ракеты,
высказал идею о возможности создания
целых космических городов на околоземной
орбите. Он показал, что единственный
аппарат, способный преодолеть силу
тяжести — это ракета, т.е. аппарат с
реактивным двигателем, использующим
горючее и окислитель, находящиеся на
самом аппарате.

Реактивный двигатель
–
это двигатель, преобразующий химическую
энергию топлива в кинетическую энергию
газовой струи, при этом двигатель
приобретает скорость в обратном
направлении.

Идея К.Э.Циолковского была
осуществлена советскими учёными под
руководством академика Сергея
Павловича Королёва. Первый
в истории искусственный спутник Земли
с помощью ракеты был запущен в Советском
Союзе 4 октября 1957 г.

Принцип реактивного движения
находит широкое практическое применение
в авиации и космонавтике. В космическом
пространстве нет среды, с которой тело
могло бы взаимодействовать и тем самым
изменять направление и модуль своей
скорости, поэтому для космических
полетов могут быть использованы только
реактивные летательные аппараты, т. е.
ракеты.

Устройство ракеты

В основе движения ракеты лежит
закон сохранения импульса. Если в
некоторый момент времени от ракеты
будет отброшено какое-либо тело, то она
приобретет такой же импульс, но
направленный в противоположную сторону

В любой ракете, независимо от ее
конструкции, всегда имеется оболочка
и топливо с окислителем. Оболочка ракеты
включает в себя полезный груз (в данном
случае это космический корабль), приборный
отсек и двигатель (камера сгорания,
насосы и пр.).

Основную массу ракеты составляет
топливо с окислителем (окислитель нужен
для поддержания горения топлива,
поскольку в космосе нет кислорода).

Топливо и окислитель с помощью
насосов подаются в камеру сгорания.
Топливо, сгорая, превращается в газ
высокой температуры и высокого давления.
Благодаря большой разности давлений в
камере сгорания и в космическом
пространстве, газы из камеры сгорания
мощной струей
устремляются наружу через раструб
специальной формы, называемый соплом.
Назначение сопла состоит в
том, чтобы повысить скорость струи.

Перед стартом ракеты её импульс
равен нулю. В результате взаимодействия
газа в камере сгорания и всех остальных
частей ракеты вырывающиёся через сопло
газ получает некоторый импульс. Тогда
ракета представляет собой замкнутую
систему, и её общий импульс должен и
после запуска равен нулю. Поэтому и
оболочка ракеты совсем, что в ней
находится, получает импульс, равный по
модулю импульсу газа, но противоположный
по направлению.

Наиболее массивную часть ракеты,
предназначенную для старта и разгона
всей ракеты, называют первой
ступенью. Когда первая
массивная ступень многоступенчатой
ракеты исчерпает при разгоне все запасы
топлива, она отделяется. Дальнейший
разгон продолжает вторая,
менее массивная ступень,
и к ранее достигнутой при
помощи первой ступени скорости она
добавляет ещё некоторую скорость, а
затем отделяется. Третья
ступень продолжает наращивание
скорости до необходимого значения и
доставляет полезный груз на орбиту.

Первым человеком, который совершил
полёт в космическом пространстве, был
гражданин Советского Союза Юрий
Алексеевич Гагарин. 12 апреля 1961 г. Он
облетел земной шар на корабле-спутнике
«Восток»

Советские ракеты первыми достигли
Луны, облетели Луну и сфотографировали
её невидимую с Земли сторону, первыми
достигли планету Венера и доставили на
её поверхность научные приборы. В 1986 г.
Два советских космических корабля
«Вега-1» и «Вега-2» с близкого расстояния
исследовали комету Галлея, приближающуюся
к Солнцу один раз в 76 лет.

Системы. Техника
физических упражнений. Целевой результат движения
зависит не… Оздоровительные силы природы
Оздоровительные силы природы
оказывают существенное влияние… сочетанием сил инерционных, реактивных
и концентрированных мышечных сокращений…

Реактивное движение (с точки зрения, примеров в природе)
— движение, возникающее при отделении от тела с некоторой скоростью какой-либо его части.

Принцип реактивного движения основан на законе сохранения импульса изолированной механической системы тел:

То есть суммарный импульс системы частиц есть величина постоянная. При отсутствии внешних воздействий импульс системы равен нулю и изменить его возможно изнутри за счет реактивной тяги.

Реактивная тяга (с точки зрения, примеров в природе)
— сила реакции отделяющихся частиц, которая приложена в точке центра истечения (у ракеты — центр среза сопла двигателя) и направлена противоположно вектору скорости отделяющихся частиц.

Масса рабочего тела (ракеты)

Общее ускорение рабочего тела

Скорость истечения отделяющихся частиц (газов)

Ежесекундный расход топлива

Реактивное движение можно обнаружить и в мире растений. В южных странах (и у нас на побережье Черного моря тоже) произрастает растение под названием «бешеный огурец».

Латинское название рода Ecballium происходит от греческого слова со значением — выбрасываю, по устройству плода, выбрасывающего семена.

Плоды бешеного огурца сизо-зелёные или зелёные, сочные, продолговатые или продолговато-яйцевидные, длиной 4—6 см, шириной 1,5—2,5, щетинистые, на обоих концах тупые, многосемянные (рис 1). Семена удлинённые, мелкие, сжатые, гладкие, узко-окаймленные, длиной около 4 мм. При созревании семян окружающая их ткань превращается в слизистую массу. При этом, в плоде образуется большое давление, в результате чего плод отделяется от плодоножки, а семена вместе со слизью с силой выбрасываются наружу через образовавшееся отверстие. Сами огурцы при этом отлетают в противоположном направлении. Стреляет бешеный огурец (иначе его называют «дамский пистолет») более чем на 12 м (рис 2).

Морские животные

Многие морские животные пользуются для передвижения пользуются реактивным движением, среди них медузы, морские гребешки, осьминоги, кальмары, каракатицы, сальпы, некоторые виды планктона. Все они используют реакцию выбрасываемой струи воды, отличие состоит в строении тела, а следовательно в способе забора и выброса воды.

Морской моллюск-гребешок (рис 3) движется за счет реактивной силы струи воды, выброшенной из раковины при резком сжатии ее створок. Он применяет этот вид движения в случае опасности.

Каракатицы (рис 4) и осьминоги (рис 5) забирают воду в жаберную полость через боковую щель и особую воронку впереди тела, а затем энергично выбрасывает струю воды через воронку. Каракатица направляет трубку воронки в бок или назад и стремительно выдавливая из неё воду, может двигаться в разные стороны. Осьминоги, складывая щупальца над головой, придают своему телу обтекаемую форму и могут таким образом управлять своим движением, изменяя его направление.

Осьминоги даже умеют летать. Французский натуралист Жан Верани видел, как обычный осьминог разогнался в аквариуме и вдруг задом вперед неожиданно выскочил из воды. Описав в воздухе дугу длиной метров в пять, он плюхнулся обратно в аквариум. Набирая скорость для прыжка, осьминог двигался не только за счет реактивной тяги, но и греб щупальцами.

Сальпа (рис 6) — морское животное с прозрачным телом, при движении принимает воду через переднее отверстие, причем вода попадает в широкую полость, внутри которой по диагонали натянуты жабры. Как только животное сделает большой глоток воды, отверстие закрывается. Тогда продольные и поперечные мускулы сальпы сокращаются, все тело сжимается и вода через заднее отверстие выталкивается наружу.

Кальмары (рис 7). Мышечная ткань — мантия окружает тело моллюска со всех сторон, объем ее полости составляет почти половину объема тела кальмара. Животное засасывает воду внутрь мантийной полости, а затем резко выбрасывает струю воды через узкое сопло и с большой скоростью двигается толчками назад. При этом все десять щупалец кальмара собираются в узел над головой, и он приобретает обтекаемую форму. Сопло снабжено специальным клапаном, и мышцы могут его поворачивать, изменяя направление движения. Двигатель кальмара очень экономичен и способен развивать скорость до 60 — 70 км/ч. Изгибая сложенные пучком щупальца вправо, влево, вверх или вниз, кальмар поворачивает в ту или другую сторону. Поскольку такой руль по сравнению с самим животным имеет очень большие размеры, то достаточно его незначительного движения, чтобы кальмар, даже на полном ходу, легко мог увернуться от столкновения с препятствием. Но когда нужно плыть быстро, воронка всегда торчит прямо между щупальцами, и кальмар мчится хвостом вперед.

Инженеры уже создали двигатель, подобный двигателю кальмара. Его называют водометом. В нем вода засасывается в камеру. А затем выбрасывается из нее через сопло; судно движется в сторону, противоположную направлению выброса струи. Вода засасывается при помощи обычного бензинового или дизельного двигателя (см. Приложение).

Лучший пилот среди моллюсков — кальмар стенотевтис. Моряки называют его — «летающий кальмар». Он преследует рыб с такой стремительностью, что нередко выскакивает из воды, стрелой проносясь над ее поверхностью. К этой уловке он прибегает и спасая свою жизнь от хищников — тунцов и макрелей. Развив в воде максимальную реактивную тягу, кальмар-пилот стартует в воздух и пролетает над волнами более пятидесяти метров. Апогей полета живой ракеты лежит так высоко над водой, что летающие кальмары нередко попадают на палубы океанских судов. Четыре-пять метров — не рекордная высота, на которую поднимаются в небо кальмары. Иногда они взлетают еще выше.

Английский исследователь моллюсков доктор Рис описал в научной статье кальмара (длиной всего в 16 сантиметров), который, пролетев по воздуху изрядное расстояние, упал на мостик яхты, возвышавшийся над водой почти на семь метров.

Случается, что на корабль сверкающим каскадом обрушивается множество летающих кальмаров. Античный писатель Требиус Нигер поведал однажды печальную историю о корабле, который будто бы даже затонул под тяжестью летающих кальмаров, упавших на его палубу.

Насекомые

Подобным образом перемещаются и личинки стрекоз. Причём не все, а длиннобрюхие, активно плавающие личинки стоячих (сем. Коромысла) и текучих (сем. Кордулегастры) вод, а также короткобрюхие ползающие личинки стоячих вод. Реактивное движение личинка использует главным образом в минуту опасности для того, чтобы быстро переместиться на другое место. Такой способ передвижения не предусматривает точного маневрирования и не пригоден для погони за добычей. Но личинки коромысел и не гоняются ни за кем — они предпочитают охоту из засады.

Задняя кишка личинки стрекозы, помимо своей основной функции, выполняет еще и роль органа движения. Вода заполняет заднюю кишку, затем с силой выбрасывается, и личинка перемещается по принципу реактивного движения на 6-8 см.

реактивный движение природа техника

Приложение

Реактивное движение в природе и технике

РЕФЕРАТ ПО ФИЗИКЕ

Реактивное движение
— движение, возникающее при отделении от тела с некоторой скоростью какой-либо его части.

Реактивная сила возникает без какого-либо взаимодействия с внешними телами.

Применение реактивного движения в природе

Многие из нас в своей жизни встречались во время купания в море с медузами. Во всяком случае, в Черном море их вполне хватает. Но мало кто задумывался, что и медузы для передвижения пользуются реактивным движением. Кроме того, именно так передвигаются и личинки стрекоз, и некоторые виды морского планктона. И зачастую КПД морских беспозвоночных животных при использовании реактивного движения гораздо выше, чем у техноизобретений.

Реактивное движение используется многими моллюсками – осьминогами, кальмарами, каракатицами. Например, морской моллюск-гребешок движется вперед за счет реактивной силы струи воды, выброшенной из раковины при резком сжатии ее створок.

Осьминог

Каракатица

Каракатица, как и большинство головоногих моллюсков, движется в воде следующим способом. Она забирает воду в жаберную полость через боковую щель и особую воронку впереди тела, а затем энергично выбрасывает струю воды через воронку. Каракатица направляет трубку воронки в бок или назад и стремительно выдавливая из неё воду, может двигаться в разные стороны.

Сальпа — морское животное с прозрачным телом, при движении принимает воду через переднее отверстие, причем вода попадает в широкую полость, внутри которой по диагонали натянуты жабры. Как только животное сделает большой глоток воды, отверстие закрывается. Тогда продольные и поперечные мускулы сальпы сокращаются, все тело сжимается, и вода через заднее отверстие выталкивается наружу. Реакция вытекающей струи толкает сальпу вперед.

Наибольший интерес представляет реактивный двигатель кальмара. Кальмар является самым крупным беспозвоночным обитателем океанских глубин. Кальмары достигли высшего совершенства в реактивной навигации. У них даже тело своими внешними формами копирует ракету (или лучше сказать – ракета копирует кальмара, поскольку ему принадлежит в этом деле бесспорный приоритет). При медленном перемещении кальмар пользуется большим ромбовидным плавником, периодически изгибающимся. Для быстрого броска он использует реактивный двигатель. Мышечная ткань – мантия окружает тело моллюска со всех сторон, объем ее полости составляет почти половину объема тела кальмара. Животное засасывает воду внутрь мантийной полости, а затем резко выбрасывает струю воды через узкое сопло и с большой скоростью двигается толчками назад. При этом все десять щупалец кальмара собираются в узел над головой, и он приобретает обтекаемую форму. Сопло снабжено специальным клапаном, и мышцы могут его поворачивать, изменяя направление движения. Двигатель кальмара очень экономичен, он способен развивать скорость до 60 – 70 км/ч. (Некоторые исследователи считают, что даже до 150 км/ч!) Недаром кальмара называют “живой торпедой”. Изгибая сложенные пучком щупальца вправо, влево, вверх или вниз, кальмар поворачивает в ту или другую сторону. Поскольку такой руль по сравнению с самим животным имеет очень большие размеры, то достаточно его незначительного движения, чтобы кальмар, даже на полном ходу, легко мог увернуться от столкновения с препятствием. Резкий поворот руля – и пловец мчится уже в обратную сторону. Вот изогнул он конец воронки назад и скользит теперь головой вперед. Выгнул ее вправо – и реактивный толчок отбросил его влево. Но когда нужно плыть быстро, воронка всегда торчит прямо между щупальцами, и кальмар мчится хвостом вперед, как бежал бы рак – скороход, наделенный резвостью скакуна.

Если спешить не нужно, кальмары и каракатицы плавают, ундулируя плавниками, – миниатюрные волны пробегают по ним спереди назад, и животное грациозно скользит, изредка подталкивая себя также и струей воды, выброшенной из-под мантии. Тогда хорошо заметны отдельные толчки, которые получает моллюск в момент извержения водяных струй. Некоторые головоногие могут развивать скорость до пятидесяти пяти километров в час. Прямых измерений, кажется, никто не производил, но об этом можно судить по скорости и дальности полета летающих кальмаров. И такие, оказывается, есть таланты в родне у спрутов! Лучший пилот среди моллюсков – кальмар стенотевтис. Английские моряки называют его – флайинг-сквид («летающий кальмар»). Это небольшое животное размером с селедку. Он преследует рыб с такой стремительностью, что нередко выскакивает из воды, стрелой проносясь над ее поверхностью. К этой уловке он прибегает и спасая свою жизнь от хищников – тунцов и макрелей. Развив в воде максимальную реактивную тягу, кальмар-пилот стартует в воздух и пролетает над волнами более пятидесяти метров. Апогей полета живой ракеты лежит так высоко над водой, что летающие кальмары нередко попадают на палубы океанских судов. Четыре-пять метров – не рекордная высота, на которую поднимаются в небо кальмары. Иногда они взлетают еще выше.

Английский исследователь моллюсков доктор Рис описал в научной статье кальмара (длиной всего в 16 сантиметров), который, пролетев по воздуху изрядное расстояние, упал на мостик яхты, возвышавшийся над водой почти на семь метров.

Случается, что на корабль сверкающим каскадом обрушивается множество летающих кальмаров. Античный писатель Требиус Нигер поведал однажды печальную историю о корабле, который будто бы даже затонул под тяжестью летающих кальмаров, упавших на его палубу. Кальмары могут взлетать и без разгона.

Осьминоги тоже умеют летать. Французский натуралист Жан Верани видел, как обычный осьминог разогнался в аквариуме и вдруг задом вперед неожиданно выскочил из воды. Описав в воздухе дугу длиной метров в пять, он плюхнулся обратно в аквариум. Набирая скорость для прыжка, осьминог двигался не только за счет реактивной тяги, но и греб щупальцами.
Мешковатые осьминоги плавают, конечно, хуже кальмаров, но в критические минуты и они могут показать рекордный для лучших спринтеров класс. Сотрудники Калифорнийского аквариума пытались сфотографировать осьминога, атакующего краба. Спрут бросался на добычу с такой быстротой, что на пленке, даже при съемке на самых больших скоростях, всегда оказывались смазки. Значит, бросок длился сотые доли секунды! Обычно же осьминоги плавают сравнительно медленно. Джозеф Сайнл, изучавший миграции спрутов, подсчитал: осьминог размером в полметра плывет по морю со средней скоростью около пятнадцати километров в час. Каждая струя воды, выброшенная из воронки, толкает его вперед (вернее, назад, так как осьминог плывет задом наперед) на два – два с половиной метра.

Реактивное движение можно встретить и в мире растений. Например, созревшие плоды “бешеного огурца” при самом легком прикосновении отскакивают от плодоножки, а из образовавшегося отверстия с силой выбрасывается клейкая жидкость с семенами. Сам огурец при этом отлетает в противоположном направлении до 12 м.

Зная закон сохранения импульса можно изменять собственную скорость перемещения в открытом пространстве. Если вы находитесь в лодке и у вас есть несколько тяжёлых камней, то бросая камни в определённую сторону вы будете двигаться в противоположном направлении. То же самое будет и в космическом пространстве, но там для этого используют реактивные двигатели.

Каждый знает, что выстрел из ружья сопровождается отдачей. Если бы вес пули равнялся бы весу ружья, они бы разлетелись с одинаковой скоростью. Отдача происходит потому, что отбрасываемая масса газов создаёт реактивную силу, благодаря которой может быть обеспечено движение как в воздухе, так и в безвоздушном пространстве. И чем больше масса и скорость истекающих газов, тем большую силу отдачи ощущает наше плечо, чем сильнее реакция ружья, тем больше реактивная сила.

Применение реактивного движения в технике

В течение многих веков человечество мечтало о космических полётах. Писатели-фантасты предлагали самые разные средства для достижения этой цели. В XVII веке появился рассказ французского писателя Сирано де Бержерака о полёте на Луну. Герой этого рассказа добрался до Луны в железной повозке, над которой он всё время подбрасывал сильный магнит. Притягиваясь к нему, повозка всё выше поднималась над Землёй, пока не достигла Луны. А барон Мюнхгаузен рассказывал, что забрался на Луну по стеблю боба.

В конце первого тысячелетия нашей эры в Китае изобрели реактивное движение, которое приводило в действие ракеты — бамбуковые трубки, начиненные порохом, они также использовались как забава. Один из первых проектов автомобилей был также с реактивным двигателем и принадлежал этот проект Ньютону

Автором первого в мире проекта реактивного летательного аппарата, предназначенного для полета человека, был русский революционер – народоволец Н.И. Кибальчич. Его казнили 3 апреля 1881 г. за участие в покушении на императора Александра II. Свой проект он разработал в тюрьме после вынесения смертного приговора. Кибальчич писал: “Находясь в заключении, за несколько дней до своей смерти я пишу этот проект. Я верю в осуществимость моей идеи, и эта вера поддерживает меня в моем ужасном положении…Я спокойно встречу смерть, зная, что моя идея не погибнет вместе со мною”.

Идея использования ракет для космических полётов была предложена ещё в начале нашего столетия русским учёным Константином Эдуардовичем Циолковским. В 1903 году появилась в печати статья преподавателя калужской гимназии К.Э. Циолковского “Исследование мировых пространств реактивными приборами”. В этой работе содержалось важнейшее для космонавтики математическое уравнение, теперь известное как “формула Циолковского”, которое описывало движение тела переменной массы. В дальнейшем он разработал схему ракетного двигателя на жидком топливе, предложил многоступенчатую конструкцию ракеты, высказал идею о возможности создания целых космических городов на околоземной орбите. Он показал, что единственный аппарат, способный преодолеть силу тяжести — это ракета, т.е. аппарат с реактивным двигателем, использующим горючее и окислитель, находящиеся на самом аппарате.

Реактивный двигатель
– это двигатель, преобразующий химическую энергию топлива в кинетическую энергию газовой струи, при этом двигатель приобретает скорость в обратном направлении.

Идея К.Э.Циолковского была осуществлена советскими учёными под руководством академика Сергея Павловича Королёва. Первый в истории искусственный спутник Земли с помощью ракеты был запущен в Советском Союзе 4 октября 1957 г.

Принцип реактивного движения находит широкое практическое применение в авиации и космонавтике. В космическом пространстве нет среды, с которой тело могло бы взаимодействовать и тем самым изменять направление и модуль своей скорости, поэтому для космических полетов могут быть использованы только реактивные летательные аппараты, т. е. ракеты.

Устройство ракеты

В основе движения ракеты лежит закон сохранения импульса. Если в некоторый момент времени от ракеты будет отброшено какое-либо тело, то она приобретет такой же импульс, но направленный в противоположную сторону

В любой ракете, независимо от ее конструкции, всегда имеется оболочка и топливо с окислителем. Оболочка ракеты включает в себя полезный груз (в данном случае это космический корабль), приборный отсек и двигатель (камера сгорания, насосы и пр.).

Основную массу ракеты составляет топливо с окислителем (окислитель нужен для поддержания горения топлива, поскольку в космосе нет кислорода).

Топливо и окислитель с помощью насосов подаются в камеру сгорания. Топливо, сгорая, превращается в газ высокой температуры и высокого давления. Благодаря большой разности давлений в камере сгорания и в космическом пространстве, газы из камеры сгорания мощнойструей устремляются наружу через раструб специальной формы, называемый соплом. Назначение сопла состоит в том, чтобы повысить скорость струи.

Перед стартом ракеты её импульс равен нулю. В результате взаимодействия газа в камере сгорания и всех остальных частей ракеты вырывающиёся через сопло газ получает некоторый импульс. Тогда ракета представляет собой замкнутую систему, и её общий импульс должен и после запуска равен нулю. Поэтому и оболочка ракеты совсем, что в ней находится, получает импульс, равный по модулю импульсу газа, но противоположный по направлению.

Наиболее массивную часть ракеты, предназначенную для старта и разгона всей ракеты, называют первой ступенью. Когда первая массивная ступень многоступенчатой ракеты исчерпает при разгоне все запасы топлива, она отделяется. Дальнейший разгон продолжает вторая, менее массивная ступень, и к ранее достигнутой при помощи первой ступени скорости она добавляет ещё некоторую скорость, а затем отделяется. Третья ступень продолжает наращивание скорости до необходимого значения и доставляет полезный груз на орбиту.

Первым человеком, который совершил полёт в космическом пространстве, был гражданин Советского Союза Юрий Алексеевич Гагарин. 12 апреля 1961 г. Он облетел земной шар на корабле-спутнике «Восток»

Советские ракеты первыми достигли Луны, облетели Луну и сфотографировали её невидимую с Земли сторону, первыми достигли планету Венера и доставили на её поверхность научные приборы. В 1986 г. Два советских космических корабля «Вега-1» и «Вега-2» с близкого расстояния исследовали комету Галлея, приближающуюся к Солнцу один раз в 76 лет.

Ракеты

Какой закон лежит в основе реактивного движения:
Закон сохранения импульса
Закон всемирного тяготения
Закон сохранения массы

Благодаря реактивному движению перемещаются:
только кальмары
осьминоги
только ракеты

Благодаря реактивному движению перемещаются:
только ракеты
только осьминоги
кальмары

Благодаря реактивному движению перемещаются:
ракеты
только кальмары
только осьминоги

Реактивное движение позволяет:
сообщать ракете вторую космическую скорость
двигаться в только в воздушном пространстве
двигаться в безвоздушном пространстве

Реактивное движение позволяет:
двигаться в только в воздушном пространстве
тормозить в безвоздушном пространстве
сообщать ракете вторую космическую скорость

Реактивное движение позволяет:
двигаться в только в воздушном пространстве
сообщать ракете вторую космическую скорость
сообщать ракете первую космическую скорость

Кто впервые разработал теорию движения ракет:
Циолковский
Терешкова
Королев

В каком году был запущен первый ИСЗ:
1980
1960
1957

Летательный аппарат, двигающийся в пространстве за счёт действия реактивной тяги:
вертолет
ракета
пуля

Поскольку полёт ракеты не требует обязательного наличия окружающей воздушной или газовой среды, то он возможен не только в атмосфере, но и в:
вакууме
стратосфере
биосфере

В военной терминологии слово ракета обозначает:
род
класс
вид

В связи с разнообразным применением ракет в вооружённых силах, различными родами войск, образовался широкий класс различных типов такого оружия:
ракетного
стрелкового
зенитного

Существует предположение, что некое подобие ракеты было сконструировано ещё в:
Древнем Риме
Древнем Египте
Древней Греции

Истоки возникновения ракет большинство историков относят ко временам китайской династии:
Хань
Юнь
Минь

Описание летающих «огненных стрел», применявшихся китайцами, показывает, что эти стрелы были:
пулями
ракетами
снарядами

В XIII веке вместе с монгольскими завоевателями ракеты попали в:
Индию
Африку
Европу

В этом году английский философ и естествоиспытатель Роджер Бэкон опубликовал труд по их применению:
1348
1248
1284

Многоступенчатые ракеты были описаны в этом веке Конрадом Хаасом:
X
XV
XVI

В начале XIX века, российский офицер … разрабатывал теорию ракет:
Иванов
Засядко
Петров

Он, в частности, пытался рассчитать, сколько пороха необходимо для запуска ракеты на:
Луну
Марс
Венеру

Немецкий учёный Герман Оберт в эти годы также изложил принципы межпланетного полёта:
1910-е
1920-е
1930-е

Американский учёный Роберт Годдард в 1923 году начал разрабатывать такой ракетный двигатель:
дизельный
твердотопливный
жидкостный

В этом году был создан Реактивный институт:
1940
1933
1930

17 августа этого года была запущена ракета «ГИРД 9»:
1938
1936
1933

В 1957 году в СССР под руководством Королёва как средство доставки такого оружия была создана первая в мире межконтинентальная баллистическая ракета Р-7:
химического
ядерного
биологического

Большинство современных ракет оснащаются такими ракетными двигателями:
химическими
бензиновыми
дизельными

Наука, исследующая силы, действующие на ракеты или другие космические аппараты, называется:
космодинамикой
аэродинамикой
астродинамикой

Для борьбы с боевыми ракетами используются системы :
ПРО
ПВО
ЗВО

Геофизические и метеорологические ракеты применяются вместо самолётов и воздушных шаров на высоте более:
70-80 километров
30-40 километров
50-60 километров

Реактивное движение. Движение. Теплота

Реактивное движение

Человек движется, отталкиваясь от земли; лодка плывет потому, что гребцы отталкиваются веслами от воды; теплоход также отталкивается от воды, только не веслами, а винтами. Также отталкиваются от земли и поезд, идущий по рельсам, и автомашина, – вспомните, как трудно автомашине сдвинуться с места в гололедицу.

Итак, отталкивание от опоры – как будто бы необходимое условие движения; даже самолет и тот движется, отталкиваясь винтом от воздуха.

Однако так ли это? Нет ли какого-нибудь хитрого способа двигаться, ни от чего не отталкиваясь? Если вы катаетесь на коньках, то легко можете убедиться на своем опыте, что такое движение вполне возможно. Возьмите в руки тяжелую палку и встаньте на лед. Бросьте палку вперед – что произойдет? Вы покатитесь назад, хотя и не думали отталкиваться ногой от льда.

Явление отдачи, которое мы только что изучали, дает нам в руки ключ к осуществлению движения без опоры, движения без отталкивания. Отдача дает возможность ускорять движение и в безвоздушном пространстве, где уж решительно не от чего отталкиваться.

Отдача, вызываемая выбрасываемой из сосуда струей пара (реакция струи), использовалась еще в древности для создания любопытных игрушек. На рис. 32 изображена древняя паровая турбина, изобретенная во втором веке до нашей эры. Шаровой котел опирался на вертикальную ось. Вытекая из котла через коленчатые трубки, пар толкал эти трубки в обратном направлении, и шар вращался.

В наши дни использование реактивного движения уже вышло далеко за пределы создания игрушек и сбора интересных наблюдений. Двадцатый век называют иногда веком атомной энергии, однако с не меньшим основанием его можно назвать веком реактивного движения, так как трудно переоценить те далекие последствия, к которым приведет использование мощных реактивных двигателей. Это не только революция в самолетостроении, это начало общения человека со Вселенной.

Принцип реактивного движения позволил создать самолеты, движущиеся со скоростью в несколько тысяч километров в час, летающие снаряды, поднимающиеся на высоту в сотни километров над Землей, искусственные спутники Земли и космические ракеты, совершающие межпланетные путешествия.

Реактивный двигатель – это машина, из которой выбрасываются с большой силой образующиеся при горении топлива газы. Ракета движется в сторону, обратную направлению газового потока.

Чему равна сила тяги, уносящая ракету в пространство? Мы знаем, что сила равна изменению импульса в единицу времени. Согласно закону сохранения, импульс ракеты меняется на величину импульса mv выброшенного газа.

Этот закон природы позволяет вычислить, например, связь между силой реактивной тяги и необходимым для этого расходом топлива. При этом нужно предположить величину скорости истечения продуктов сгорания. Возьмем, например, такие цифры: газы выбрасываются со скоростью 2000 м/с в количестве 10 тонн за секунду, тогда сила тяги будет примерно равна 2·10¹² дин, т.е. круглым счетом 2000 Т.

Определим изменение скорости движущейся в межпланетном пространстве ракеты.

Импульс массы газа ?M, выброшенной со скоростью u, равняется u·?M. Импульс ракеты массы M возрастет при этом на величину M·?v. Согласно закону сохранения, эти две величины равны друг другу:

Однако, если мы захотим вычислить скорость ракеты при выбрасывании масс, сравнимых с массой ракеты, то выведенная формула окажется непригодной. Ведь она предусматривает неизменную массу ракеты. Однако в силе остается следующий важный результат: при одинаковых относительных изменениях массы скорость увеличивается на одну и ту же величину. Расчет по точной формуле показывает, что при уменьшении массы ракеты вдвое скорость ее достигнет 0,7u.

Для того чтобы довести скорость ракеты до 3u, надо сжечь массу вещества m = (19/20)M. Это значит, что лишь 1/20 часть массы ракеты можно сохранить, если мы желаем довести скорость до 3u, т.е. до 6–8 км/с.

Чтобы добиться скорости в 7u, масса ракеты за время разгона должна уменьшиться в 1000 раз.

Эти расчеты предостерегают нас от погони за увеличением массы горючего, которое можно захватить в ракету. Чем больше мы возьмем горючего, тем больше придется его сжечь. При данной скорости истечения газов очень трудно добиться увеличения скорости ракеты.

Основное в задаче достижения больших скоростей у ракет – увеличение скорости истечения газов. В этом отношении существенную роль должно сыграть применение в ракетах двигателей, работающих на новом, ядерном горючем.

При неизменной скорости истечения газов выигрыш в скорости при той же массе горючего получается при использовании многоступенчатых ракет. В одноступенчатой ракете уменьшается масса топлива, а пустые баки продолжают движение с ракетой. На ускорение массы ненужных топливных баков требуется дополнительная энергия. Целесообразно с израсходованием топлива отбросить и топливные баки. В современных многоступенчатых ракетах отбрасываются не только баки и трубопроводы, но и двигатели отработавших ступеней.

Разумеется, лучше всего было бы отбрасывать ненужную массу ракеты непрерывно. Пока такой конструкции не существует. Стартовый вес трехступенчатой ракеты с таким же «потолком», как у одноступенчатой ракеты, может быть сделан в 6 раз меньшим. «Непрерывная» ракета выгоднее трехступенчатой в этом смысле еще на 15 процентов.

Работу перовскитных солнечных батарей впервые проверили в космосе

03.06.2021 17:58 

Немецкие физики впервые отправили перовскитные солнечные батареи в космос и доказали, что они могут работать в подобных условиях. Более того: они и в космосе в десятки раз превзошли неорганические аналоги по соотношению эффективности и массы. Результаты экспериментов опубликовал научный журнал Joule, передает ТАСС.

«Первый полет наших перовскитных органических солнечных батарей в космос стал огромным шагом в их развитии. С одной стороны, это достижение показало, что их можно использовать в безвоздушном пространстве, а с другой оно потенциально расширит область их применения и на Земле», – рассказал один из авторов работы, профессор Мюнхенского технологического университета Петер Мюллер-Бушбаум.

Перовскиты – это гибкие и легкие полупроводниковые материалы с необычными свойствами и структурой. По устройству они похожи на природный минерал перовскит, который хорошо поглощает свет и превращает его в другие формы энергии.

У кремния и других полупроводников, которые могут поглощать свет, обычно симметричная кристаллическая структура. Поэтому когда частицы света «выбивают» из них электроны, то те могут двигаться внутри таких полупроводников в самые разные стороны. У перовскита же, напротив, структура более сложная. Она связана с тем, как внутри него расположены «кубы» из атомов металлов и восьмигранники из атомов кислорода.

Эти структуры особым образом взаимодействуют друг с другом, благодаря чему электроны внутри перовскитов двигаются только в одном направлении. Это значительно повышает КПД солнечных батарей на их основе: они преобразуют в электричество от 25 до 27% энергии света Солнца, что очень близко к теоретическому максимуму.

Несмотря на все плюсы, перовскитные солнечные батареи еще никогда не использовали на борту космических кораблей или околоземных спутников. Поэтому ученые не могут точно сказать, насколько хорошо они переносят работу в безвоздушном пространстве и в открытом космосе. Там эти батареи постоянно будут находиться под космическими лучами и частицами солнечного ветра.

Физики из Германии закрыли этот пробел, проведя первые эксперименты с перовскитными солнечными батареями на борту исследовательской ракеты Mapheus 8. Ее запустили в космос в июне 2019 года. Тогда ракета поднялась на высоту в 240 километров от поверхности от Земли.

Помимо научной аппаратуры на борту Mapheus 8 было восемь перовскитных и других органических батарей, а также датчики, с помощью которых ученые следили за уровенм освещенности панелей, напряжением и силой производимого ими тока, а также за множеством других параметров.

Ученые отслеживали состояние фотоэлементов во время взлета ракеты, ее семиминутного полета в открытом космосе, а также после того, как она вошла обратно в плотные слои атмосферы. Результаты показали, что перовскиты пережили запуск в космос и постоянную бомбардировку частицами высоких энергий.

В среднем при высоком уровне освещенности они вырабатывали от 7 до 14 милливатт энергии на каждый квадратный сантиметр поверхности. Это в десятки раз больше, чем у обычных кремниевых солнечных батарей с учетом разницы в их массе. Вдобавок перовскитные солнечные батареи не переставали работать при уходе в тень той части корпуса ракеты, к которому они были прикреплены.

«Наши батареи хорошо поглощали не только прямой солнечный свет, но и рассеянное излучение. Это говорит о том, что подобные батареи можно будет устанавливать на космические аппараты, которые запускают в глубокий космос, где обычные солнечные батареи просто не работают. Это значительно расширит применение подобных источников питания при изучении и освоении космического пространства», – подытожил Мюллер-Бушбаум.

А.Ж.

Поделиться в соц. сетях

Как ракета работает в космосе, где нет воздуха, который можно было бы упирать? | Ребята из науки

Как ракета работает в космосе, где нет воздуха, чтобы упираться в нее?

Сентябрь 2002

Братья Райт, наверное, никогда не думали о полетах в космосе, где не было воздуха. Они разработали пропеллер, который толкал воздух, заставляя их самолет двигаться вперед. Ракета тоже могла двигать самолет вперед, но ракеты еще не изобрели. В чем разница между пропеллером и ракетным двигателем.Довольно часто люди имеют неправильное представление о принципе, по которому работает ракета.

Сила трения толкает обычные предметы, такие как автомобили и поезда. Поезд толкает рельсы, а автомобиль толкает дорогу из-за трения между колесами и рельсами или дорогой. Однако ракете в космосе толкаться не к чему. Следовательно, сила тяги должна быть отличной от трения. Ракета работает из-за закона сохранения количества движения.

Закон сохранения количества движения очень важен в физике. Импульс определяется как масса объекта, умноженная на его скорость. Проще говоря, закон сохранения гласит, что в замкнутой системе (без внешних влияний) общий импульс системы остается постоянным. Теперь импульс различных частей системы может измениться, но общий импульс всегда должен быть постоянным.

Рассмотрим пулемет, установленный на легкой тележке. Если из пистолета стреляют, пули летят в одном направлении, а тележка откатывается в другом.Величина импульса пуль равна импульсу тележки, но направления противоположны. Таким образом, один импульс положительный, а другой отрицательный, что делает общее изменение (их сумму) равным нулю. Хотя сейчас все движется, общий импульс системы «ружье-повозка» не изменился.

Аналогичным образом ракета движется в космосе, потому что газам придается импульс, когда они выбрасываются ракетным двигателем. Представьте ракету, покоящуюся в космосе. В системе нет импульса.Далее двигатель зажигается. Когда выхлопные газы идут в одном направлении, ракета движется в другом, чтобы поддерживать постоянный общий импульс системы. Это изменение количества движения газов дает ракете «толчок» для движения вперед. Мы называем это толчком, тягой ракеты, то есть силой, действующей на ракету.

Эта тяга зависит от скорости выхлопных газов и массы газа, выбрасываемого каждую секунду, что иногда называют скоростью горения в фунтах топлива в секунду. На Земле воздух препятствует выходу выхлопных газов из двигателя.Это снижает тягу. Однако в космосе, поскольку атмосферы нет, выхлопные газы могут выходить намного легче и быстрее, что увеличивает тягу. Таким образом, ракетный двигатель в космосе работает лучше, чем здесь, на Земле.

Гравитация

ньютонов — Почему космические корабли взлетают с ракетами, а не просто взлетают, как самолет, пока не достигают космоса?

Как бы то ни было, даже если ракета начинает свой полет прямо вверх, после прохождения большей части атмосферы она вскоре начинает менять свое направление, так что большую часть своего полета она проводит, ускоряясь в направлении «вокруг Земли». (я.е. в основном горизонтальный).

Кроме того, чтобы достичь орбиты, аппарат должен либо достичь достаточно высокой скорости, либо достаточно большой высоты, либо достаточно высокой комбинации скорости и высоты. Пистолет, выпускающий пулю горизонтально на скорости 20000 миль в час, подойдет. Или сбросить мяч с высоты 20 000 миль тоже подойдет. Ни то, ни другое не соответствует практическим комбинациям высоты / скорости.

Переходя к вашему вопросу. Нет никакой фундаментальной физической причины, по которой «самолет» не может летать в космос.Уместным определением здесь «самолета» будет транспортное средство, которое:

1. несет свое топливо
2. забирает воздух из атмосферы во время полета, а
3. имеет крылья, которые могут создавать подъемную силу

Обратите внимание, что и самолет, и ракета генерируют тягу по одному и тому же физическому принципу — за счет ускорения и выброса некоторой массы.

Причины, по которым вы не видите, как летательный аппарат разгоняется и поднимается в космос, являются практическими инженерными причинами, а не фундаментальными физическими ограничениями.Вот гипотетическая концепция «самолет на орбиту», которую допускают законы физики:

• Взлететь с взлетно-посадочной полосы, разогнаться и набрать высоту 500 миль в час на высоте 40000 футов (пока что как обычный транспортный самолет)
• , удерживая высоту 40000 футов, ускоряется от 500 миль в час до 20000 миль в час

Вот некоторые из практических препятствий на пути к созданию сборного транспортного средства:

• Находясь в такой атмосфере, чем быстрее транспортное средство движется, тем большее сопротивление оно испытывает.Двигатель должен создавать достаточную тягу, чтобы преодолевать сопротивление, плюс немного больше для ускорения транспортного средства. Обычные реактивные двигатели достаточно мощны, чтобы летать на обычном реактивном самолете со скоростью 500 миль в час на высоте 40000 футов. Разгон до 20000 миль в час — это в 40 раз быстрее, что потребует в 40 * 40 раз большей тяги, а для этого требуется двигатель, который в 40 * 40 * 40 раз мощнее. Особенно недобрый закон физики гласит, что сопротивление увеличивается пропорционально квадрату скорости (на самом деле это упрощение, которое игнорирует ударные волны, реальность еще более жесткая!), А требуемая мощность увеличивается как куб скорости.

Создание

• обычного дыхательного двигателя, который работает от 500 миль в час до 2000 миль в час, является крупным инженерным достижением (SR-71 Blackbird может это сделать). Заставить воздушно-дыхательный двигатель работать со скоростью 4000 миль в час или 5000 миль в час практически не удалось (посмотрите на текущие исследования по «ГРП»). Разгон до 20000 миль в час — это очень-очень далеко, чем все это.
• Даже если бы вы могли разогнаться таким образом, вы бы столкнулись с непреодолимой проблемой аэродинамического нагрева. Подобно тому, как космический корабль или метеор, входящий в атмосферу, выделяет раскаленное добела тепло, ваш разгоняющийся самолет столкнется с тем же эффектом.
• Химическое топливо (углеводороды, водород и т. Д.) Имеет определенное количество энергии на единицу массы, и двигатели преобразуют некоторую часть этой энергии в тягу (количество зависит от различных особенностей, но вы можете точно рассчитывать на то, что 1 Джоуль энергия топлива всегда будет преобразована в энергию тяги менее 1 Дж (тяга, умноженная на скорость)). Вы быстро получаете глупые результаты своих расчетов — что, если вам нужно сжечь миллион фунтов топлива, чтобы вывести один фунт полезной нагрузки на орбиту?

РЕДАКТИРОВАТЬ, чтобы добавить: более сложные обсуждения можно найти в блоге «Selenian Boondocks»; начните с сообщения «Часть I: SSTO, запущенная с воздуха» в разделе «Методологии орбитального доступа».

Почему самолеты не могут летать в космосе? — Monroe Aerospace News

Типичная крейсерская высота коммерческих самолетов составляет от 31 000 до 35 000 футов. Будь то маленькая Cessna или гигантский A320, почти все коммерческие самолеты остаются в пределах этого диапазона, за исключением взлета и посадки. В результате у вас может возникнуть вопрос, почему самолеты не могут летать еще выше или почему они не могут летать в космосе. Есть много космических аппаратов, которые полностью способны летать в космосе, так почему же традиционный коммерческий самолет не может летать в космосе?

На этот животрепещущий вопрос ответило на своем официальном сайте Национальное управление по аэронавтике и исследованию космического пространства (НАСА).Как пояснили в НАСА, самолеты могут летать за счет подъемной силы. Почти каждая часть самолета создает некоторую подъемную силу, но крылья отвечают за большую часть подъемной силы самолета. Крылья самолета устроены так, что воздух движется быстрее над крылом и медленнее под ним. Нюанс между этими скоростями воздуха приводит к разнице давлений, которая «поднимает» самолет, тем самым позволяя ему лететь.

Основная причина, по которой самолеты не могут летать в космосе, заключается в отсутствии воздуха.По данным НАСА, большие коммерческие самолеты обычно не могут летать выше 7,5 миль. На этой высоте воздух недостаточно плотный, чтобы выдержать большой самолет. Это может создать некоторую подъемную силу, но этого будет недостаточно, чтобы самолет не упал на более низкую высоту, где воздух более плотный. В космосе, конечно, совсем нет воздуха. Без воздуха ни большой, ни маленький самолет не будут производить подъемную силу. В космосе просто нет воздуха, чтобы летать над и под крыльями самолета, и это основная причина, по которой самолеты не могут летать в космосе.

Еще одна причина, по которой самолеты не могут летать в космосе, заключается в том, что им для воспламенения требуется воздух. Например, реактивные самолеты сжигают в камере сгорания своего двигателя смесь реактивного топлива и воздуха. Когда реактивное топливо и воздух сгорают, он создает тягу, продвигающую реактивный двигатель по воздуху. Тот же принцип применим к автомобилям с газовым двигателем внутреннего сгорания. Легковые автомобили, грузовики и внедорожники используют воздух в процессе сгорания. Если самолет летит в космосе, он не сможет всасывать свежий воздух для питания своих двигателей, что приведет к потере тяги.

Суть в том, что самолеты не могут летать в космосе, потому что в космосе нет воздуха. Самолеты используют воздух для создания подъемной силы и тяги. Поскольку в космосе нет воздуха, самолеты должны оставаться в атмосфере Земли.

Как работает ракета?

Ракеты — идеальный способ перемещаться в космосе. Но как они работают?

Космические путешествия и ракеты, это как мороженое и яблочный пирог, или мороженое, и яблочный пирог, и мое лицо.Они просто идут вместе. Они принадлежат друг другу.

Но что, если у меня аллергия на ракеты, или у меня есть какая-то непереносимость цилиндров или чувствительность к пылающему столбу, из-за которой я ухожу? Почему я не могу летать в космос на воздушных шарах, самолетах или вертолетах? Зачем нам эти заостренные пламенные трубы из баклажанов кубизма?

Космическая эра последовала за разработкой мощных ракет V2 во время Второй мировой войны. Они могли поражать цели на расстоянии 320 км и достигать высоты 200 км. Это была новая военная машина, ужасающее оружие, способное сбрасывать с небес разрушительные грузы.Но именно эта ужасающая разработка принесла нам наши современные ракеты, поскольку их двигательная установка может работать там, где нет воздуха, в космическом вакууме.

Как они на самом деле работают? Все сводится к тому «всякому действию, равному и противоположному противодействию», о котором всегда говорил Ньютон.

Если вы возьмете воздушный шарик, наполните его воздухом, а затем отпустите. Весь этот воздух, выбегающий наружу, раскручивает воздушный шар. Этот вид ракеты на воздушном шаре будет отлично работать и в космосе, хотя он может быть слишком хрупким и непредсказуемым, чтобы к нему захотелось пристегнуться.

Если мы возьмем эту идею и расширим ее, добавим несколько топливных баков и плавников, контроль ориентации и, по желанию, космонавтов. У нас есть ракета. Он работает, выталкивая «материал» из одного конца трубы с максимально возможной скоростью. Чем быстрее вы выдуваете конец, тем быстрее пойдет сама трубка.

Это означает, что ракетостроение действительно сводится к тому, как заставить выхлопные газы выбрасывать заднюю часть ракеты как можно быстрее и мощнее. Топливо может быть твердым, как твердые ракетные ускорители космического корабля.Или топливо может быть жидким, например, основной топливный бак шаттла, заполненный жидким кислородом и водородом.

Ракета на жидком топливе

Это топливо воспламеняется и полностью превращается в выхлопные газы, которые вылетают из сопел ракеты с высокой скоростью. Действительно, действительно высокая скорость.

Пассажиров пугает то, что современные ракеты в основном состоят из топлива. Фактически, вес топлива космического шаттла был в 20 раз больше, чем вес самого шаттла. Что, я считаю, действительно подчеркивает храбрость любого космонавта.Думайте о ракете как о пивной банке, наполненной взрывчаткой, к которой вы пристегиваете себя снаружи. Чтобы ракета полетела быстрее и сократилось время полета, вы должны выбрасывать материал с большей скоростью.

НАСА экспериментировало с ионными двигателями для некоторых своих миссий. Эти высокоэффективные двигатели используют электрические поля для ускорения частиц ксенона с гораздо более высокими скоростями. Несмотря на то, что они используют небольшую часть топлива, ионные двигатели могут развивать гораздо более высокие скорости из-за высокой скорости выхлопа.

Эксперимент Васимир (Ad Astra Rocket Corporation)

Были предложены ракеты с еще большей скоростью, такие как двигатель ВАСИМИР и даже двигатели на антивеществе. Так как же работают ракеты? Точно так же, как сдуваемые воздушные шары, только большего размера. Намного больше. И полный взрывчатки, и по образцу ужасного и устрашающего оружия времен Второй мировой войны. На самом деле, совсем не похоже на воздушный шар…

Вы когда-нибудь делали ракету? Какой ваш любимый эксперимент в ракетной технике? Расскажите нам в комментариях ниже.

И если вам нравится то, что вы видите, загляните на нашу страницу Patreon и узнайте, как вы можете получить эти видео заранее, помогая нам предоставлять вам больше отличного контента!

Подкаст (аудио): Загрузить (Продолжительность: 3:57 — 3,6 МБ)

Подписка: Apple Podcasts |

Подкаст (видео): Загрузить (70,7 МБ)

Подписка: Apple Podcasts |

Как это:

Нравится Загрузка …

Звук в космосе распространяется быстрее?

Звук распространяется в космосе быстрее? | Научные вопросы с удивительными ответами

Категория: Космос Опубликовано: 14 февраля 2013 г.

Изображение из общественного достояния, источник: НАСА.

Звук вообще не распространяется в космосе. В космическом вакууме практически отсутствует воздух. Поскольку звук — это просто вибрация воздуха, в космосе нет воздуха, который мог бы вибрировать, и, следовательно, звука. Если вы сидите на космическом корабле, а другой космический корабль взрывается, вы ничего не услышите. Взрывающиеся бомбы, падающие астероиды, сверхновые звезды и горящие планеты также будут бесшумны в космосе. На космическом корабле вы, конечно, можете слышать других пассажиров, потому что ваш корабль наполнен воздухом. Кроме того, живой человек всегда сможет слышать, как он говорит, дышит и циркулирует кровь, потому что воздух в его скафандре, который поддерживает его жизнь, также излучает звук.Но два астронавта в космических скафандрах, плавающие в космосе, не смогут разговаривать друг с другом напрямую, как бы сильно они ни кричали, даже если они находятся всего в нескольких сантиметрах от них. Их неспособность разговаривать напрямую связана не с тем, что им мешают шлемы, а скорее с тем, что космический вакуум вообще не несет звука. Поэтому скафандры оснащены двусторонней радиосвязью. Радио — это форма электромагнитного излучения, подобная свету, и поэтому оно прекрасно может перемещаться в космическом вакууме.Передатчик астронавта преобразует звуковую волну в радиоволны и отправляет радиоволны через космос другому астронавту, где они преобразуются обратно в звук, чтобы другой человек мог их услышать. Я подозреваю, что индустрия развлечений изображает этот принцип неправильно, чтобы добиться драматического эффекта. Бесшумный взрывающийся космический корабль не так драматичен, как взрывающийся.

Темы:
воздух, звук, звук в космосе, космический фильм, скорость звука, вакуум

Да, в космосе есть гравитация

Итак, сила гравитации очень мала.Единственный способ, которым мы когда-либо наблюдаем эту силу, — это если один из взаимодействующих объектов имеет сверхгромкую массу — что-то вроде массы Земли (5,97 x 10 ²⁴ кг). Если вы замените своего друга Землей и положите расстояние между вами и вашим другом-Землей как радиус Земли, тогда вы получите гравитационную силу примерно в 680 Ньютонов — и это сила, которую вы можете почувствовать (и вы это делаете)………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………). ).

Есть ли в космосе гравитация?

Теперь реальный вопрос. Почему астронавты летают в космосе, если нет гравитации? Кажется, что в космосе нет гравитации — это даже называется «невесомость».«Хорошо, я уже отвечал на это раньше, но это достаточно важно, чтобы вернуться к этому вопросу.

Короткий ответ -« да »- в космосе есть гравитация. Вернитесь к уравнению гравитации выше. Что изменится в этом уравнении, когда вы переместиться с поверхности Земли в космос? Единственная разница — расстояние между вами и центром Земли ( r ). Таким образом, по мере увеличения расстояния сила гравитации уменьшается, но на сколько сила гравитации изменить? Как насчет быстрой оценки?

Давайте использовать радиус Земли 6.371 x 10 ⁶ метров. При таком значении у человека массой 70 кг будет сила тяжести 686,7 Ньютона. Теперь, поднимаясь на высоту орбиты Международной космической станции, вы будете еще на 400 км дальше от центра. В пересчете на это большее расстояние я получаю вес 608 Ньютонов. Это примерно 88 процентов от значения на поверхности Земли (вы можете проверить все мои расчеты здесь). Но вы можете видеть, что в космосе явно присутствует гравитация.

О, вот еще несколько доказательств.Почему Луна вращается вокруг Земли? Ответ: гравитация. Почему Земля вращается вокруг Солнца? Ага, это гравитация. В обоих случаях существует значительное расстояние между двумя взаимодействующими объектами, но гравитация все еще «работает» даже в космосе.

Но почему астронавты летают в космосе? Что ж, они летают по орбите — если бы там была сверхвысокая башня, уходящая в космос, они бы не парили. «Невесомая» среда вызвана орбитальным движением людей внутри космического корабля или космической станции.Вот настоящая сделка. Если единственная сила, действующая на человека, — это сила гравитации, этот человек чувствует себя невесомым. Стоя на высокой башне, вы столкнетесь с двумя силами (сила тяжести тянет вниз и башня толкает вверх). На орбите действует только гравитационная сила, приводящая к ощущению невесомости.

На самом деле, вам даже не нужно находиться на орбите, чтобы почувствовать себя невесомым. Вы можете стать невесомым, если на вас действует только сила гравитации. Вот вам ситуация.Предположим, вы стоите в стационарном лифте наверху здания. Поскольку вы находитесь в состоянии покоя, общая сила должна быть равна нулю — это означает, что нисходящая гравитационная сила, тянущая вниз, уравновешивается восходящей силой толчка от пола. Теперь снимите силу с пола. Да, это сложно, но возможно. Просто пусть лифт ускоряется вниз с таким же ускорением, как и свободно падающий объект. Теперь вы попадете в лифт. Единственная сила — это гравитация, и вы будете невесомыми.

Некоторые думают, что этот падающий лифт — это весело. Вот почему во многих парках развлечений есть аттракционы типа The Tower of Terror . Обычно вы садитесь в машину, которая падает с башни. При падении чувствуешь себя невесомым, но не рушишься на дно. Вместо этого машина едет по трассе, которая почему-то замедляется более плавно, чем если бы она врезалась в землю. У них есть один из таких аттракционов в центре НАСА в Хантсвилле. продолжал это с моими детьми — на самом деле это было страшнее, чем я представлял.

Затерянные в космосе (без снаряжения)? Вот что случилось бы

Пол Саттер — научный сотрудник Астрономической обсерватории Триеста и приглашенный научный сотрудник Центра космологии и астрономической физики частиц Университета штата Огайо. Саттер также ведет подкасты «Спроси космонавта» и «RealSpace», а также сериал YouTube «Космос в твоем лице». Он опубликовал эту статью в журнале Expert Voices: Op-Ed & Insights на сайте Space.com.

Вы пошли и сделали это.Вы оказались «в космосе»: выбросили из шлюза капсулы или космической станции без скафандра. В панике вы отчаянно пытаетесь вернуться в безопасное место. Как долго вам нужно искать источник воздуха и давления воздуха?

Спойлер: недолго. Окончание твиста: длиннее, чем вы думаете.

Раздутый

Во-первых, вы не взорветесь, и ваша кровь не закипит. То, что снаружи нулевое давление, не означает, что ваше тело внезапно теряет всякую сплоченность.Возможно, вы заметили особенно полезный орган, который покрывает вас с головы до ног — ну, знаете, кожу. Он действительно отлично сохраняет ваши внутренности внутри. Он немного эластичный, но не такой уж и большой, и он отлично предотвращает разлетание кишок по всему пространству. Он также поддерживает ваше кровяное давление на достаточно высоком уровне, чтобы кровь не закипала. [Наши любимые моменты из фильма «Гравитация»: космонавты, космические корабли и космический мусор (о, боже!)]

Но то, что вы не взорветесь, не означает, что вы не надуетесь.Азот, растворенный в кровотоке у поверхности кожи, собирается в маленькие пузырьки. Эти пузыри расширяются, раздувая вас примерно в два раза больше, начиная с ваших рук и ног и затем продвигаясь внутрь. Это настоящая вещь: это называется эбулизмом. Конечно, ты будешь выглядеть как худшее животное из воздушных шаров на свете, и ты будешь чувствовать себя довольно несчастным, но ты не умрешь… по крайней мере, не сразу. Если не установить флажок, надутые пузыри нанесут значительный ущерб тканям, но другие вещи сначала убьют вас.

Охлаждение

Температура — точнее, ее отсутствие — тоже не сразу поймет. Причина, по которой вы можете так быстро получить переохлаждение от теплой воды, заключается не в температуре самой воды, а в том, что вода действительно хорошо проводит и отводит тепло от вас. Любое тепло, производимое метаболизмом вашего тела, уносится прочь. Вот почему аквалангисты носят гидрокостюмы: чтобы удерживать слой воды и не давать ей уносить драгоценное тепло тела.В вакууме нет ни конвекции, ни проводимости. Остается только радиация. Каждый человек светится в инфракрасном спектре из-за излучения тепла мощностью около 100 Вт. Лампочка была идеальной аналогией для выработки энергии человеком, пока мы все не перешли на КЛЛ и светодиоды. Но вы все равно понимаете. Обычно мы не замечаем всей этой потерянной энергии: мы, облаченные в изолирующий слой воздуха, согреваемые солнцем над головой и землей под ногами, наша тепловая мощность более чем соответствует тепловому воздействию нашей окружающей среды.Мы можем счастливо излучать весь день. [Футуристический скафандр Z-2 НАСА: как это работает (инфографика)]

В космосе вас нечем изолировать, так что в конце концов вы замерзнете насмерть. Но, к счастью, потеря 100 ватт тепла не так уж и велика по сравнению с чистой массой вашего тела. Вы когда-нибудь замечали, сколько времени нужно, чтобы вскипятить кастрюлю с водой, или сколько времени нужно, чтобы таяла куча снега? В космическом вакууме вы в ближайшее время не превратитесь в эскимо.

Если вы являетесь актуальным экспертом — исследователем, бизнес-лидером, автором или новатором — и хотели бы внести свой вклад в обзорную статью, напишите нам сюда.(Изображение предоставлено SPACE.com)

Что в конечном итоге обрекает вас, так это предательская система кровообращения вашего тела. В космосе нет воздуха (это часть определения), а это значит, что нет кислорода. Но твоя кровь этого не знает. Он проходит мимо ваших легких, готовый подобрать еще одного автостопщика с кислородом, и продолжает движение — с пассажиром или без него. Ваше сердце продолжает биться, и эта лишенная кислорода кровь идет туда, куда должна идти.

Например, ваш мозг.

Утечка мозгов

Из-за недостатка кислорода ваш Think-Box переходит в режим отключения для экономии энергии.Примерно через 15 секунд после выхода из воздушного шлюза вы теряете сознание. Но ты еще не труп. Если какой-нибудь хороший (космический) самаритянин утащит вас обратно в безопасное место в течение минуты или двух, с вами все будет в порядке. Вроде, как бы, что-то вроде. Я имею в виду, здесь весь этот эбулизм и мгновенно замороженная кожа. Да, и еще один неприятный солнечный ожог от всего этого сырого нефильтрованного ультрафиолетового излучения. Но это выжить, хотя и немного неудобно.

К сожалению, если вы останетесь в космосе через 2 минуты, все ваши другие органы тоже будут отключены из-за недостатка кислорода, который в медицинских кругах называется «мертвым».»

И ради Армстронга, делайте , а не , задерживайте дыхание. Я не биолог, но я почти уверен, что клапаны и трубки, из которых состоит ваше горло, не предназначены для удержания большого количества воздуха с атмосферным давлением в легких. против чистого вакуума. Если вы попытаетесь сделать глубокий вдох, вы испытаете то же самое, что и аквалангисты, если они слишком быстро поднимутся из глубокой воды: разорванные легкие.

Грубо, я знаю, но никто не сказал, что интервал будет

Узнайте больше, послушав эпизод «Как долго вы сможете выжить в космосе без костюма?» в подкасте «Спросите космонавта», доступном в iTunes и в Интернете по адресу http: // www.askaspaceman.com. Спасибо Адаму Динеру за отличный вопрос, который вдохновил меня на создание этого произведения. Задайте свой вопрос в Твиттере, используя #AskASpaceman или подписавшись на @PaulMattSutter.

Следите за всеми проблемами и обсуждениями Expert Voices — и станьте частью обсуждения — на Facebook, Twitter и Google+. Выраженные взгляды принадлежат автору и не обязательно отражают точку зрения издателя. Эта версия статьи изначально была опубликована на Space.com.

.