Доповідь про реактивний рух
У небо злітають багатотонні космічні кораблі, а в морських водах спритно лавірують прозорі, драглисті медузи, каракатиці та восьминоги – що між ними спільного? Виявляється, в обох випадках для переміщення використовується принцип реактивного руху. Саме цій темі і присвячена наша сьогоднішня стаття.
Заглянемо в історію
Найперші достовірні відомості про ракети відносяться до XIII століття. Вони застосовувалися індусами, китайцями, арабами і європейцями в бойових діях як бойова і сигнальна зброя. Потім пішли цілі століття майже повного забуття цих пристроїв.
У Росії ідея використання реактивного двигуна відродилася завдяки роботам революціонера-народовольця Миколи Кибальчича. Сидячи в царських катівнях, він розробив російський проект реактивного двигуна і літальний апарат для людей. Кибальчич був страчений, а його проект довгі роки припадав пилом в архівах царської охранки.
Винахідник Микола Кибальчич
Основні ідеї, креслення і розрахунки цієї талановитоє і мужньої людини отримали подальший розвиток у працях К. Е. Ціолковського, який запропонував використовувати їх для міжпланетних повідомлень. З 1903 по 1914 рік він публікує ряд робіт, де переконливо доводить можливість використання реактивного руху для дослідження космічного простору і обгрунтовує доцільність використання багатоступеневих ракет.
Багато наукових розробок Ціолковського і по цей день застосовуються в ракетобудуванні.
Біологічні ракети
Як, взагалі виникла ідея переміщатися, відштовхуючись від власного реактивного струменя? Можливо, пильно спостерігаючи за морськими мешканцями, жителі прибережних зон помітили, як це відбувається в тваринному світі.
Наприклад, морський гребінець переміщається за рахунок реактивної сили водного струменя, що викидається з раковини при швидкому стискуванні її стулок. Але йому ніколи не наздогнати за найшвидшими плавцями – кальмарами.
Кальмар – приклад реактивного руху в живій природі.
Їх ракетоподібні тіла мчать хвостом вперед, викидаючи зі спеціальної воронки, запасену воду. Повільні медузи переміщаються за тим же принципом, видавлюючи воду скороченням свого прозорого купола.
Природа обдарувала “реактивним двигуном” і рослину під назвою “скажений огірок”. Коли його плоди повністю дозрівають, у відповідь на найслабший дотик, він вистрілює клейковину з насінням. Сам плід при цьому відкидається в протилежну сторону на відстань до 12 м!
Ні морським мешканцям, ні рослинам невідомі фізичні закони, що лежать в основі цього способу пересування. Ми ж спробуємо в цьому розібратися.
Фізичні основи принципу реактивного руху
Спочатку звернемося до найпростішого досвіду. Надуємо гумову кульку і, не зав’язуючи, відпустимо в вільний політ. Стрімкий рух кульки триватиме до тих пір, Поки що закінчується з нього струмІнь повітря буде досить сильною.
Для пояснення результатів цього досвіду нам слід звернутися до III закону Ньютона, який стверджує, що два тіла взаємодіють з силами рівними за величиною і протилежними за напрямком. Отже, сила, з якою кулька впливає на струмінь повітря, що з неї виривається, дорівнює силі, з якою повітря відштовхує від себе кульку.
Перенесемо ці міркування на ракету. Ці пристрої на величезній швидкості викидають деяку частину своєї маси, внаслідок чого самі отримують прискорення в протилежному напрямку.
З точки зору фізики цей процес чітко пояснюється законом збереження імпульсу. Імпульс – це добуток маси тіла на його швидкість (mV) Поки ракета в спокої, її швидкість і імпульс дорівнюють нулю. Якщо з неї викидається реактивний струмінь, то решта за законом збереження імпульсу повинна придбати таку швидкість, щоб сумарний імпульс як і раніше був рівним нулю.
Звернемося до формул:
MГVГ + mРVР = 0;
Звідси:
MГVГ = – mРVР,
Де
- MГVГ імпульс створюваний струменем газів; MРVР імпульс, отриманий ракетою.
Знак мінус показує, що напрямок руху ракети і реактивного струменя протилежні.
Устрій і принцип роботи реактивного двигуна
У техніці реактивні двигуни приводять в рух літаки, ракети, виводять на орбіти космічні апарати. Залежно від призначення вони мають різну будову. Але кожен з них має запас палива, камеру для його згоряння і сопло, що прискорює реактивний струмінь.
На міжпланетних автоматичних станціях обладнаний також приладовий відсік і кабіни з системою життєзабезпечення для космонавтів.
Сучасні космічні ракети це складні, багатоступінчасті літальні апарати, що використовують новітні досягнення інженерної думки. Після старту спочатку згорає паливо в нижній сходинці, після чого вона відокремлюється від ракети, зменшуючи її загальну масу і збільшуючи швидкість.
Потім витрачається паливо в другому ступені і т. д. Нарешті, літальний апарат виводиться на задану траєкторію і починає свій самостійний політ.
Трохи помріємо
Великий мрійник і вчений Ціолковський подарував майбутнім поколінням впевненість в тому, що реактивні двигуни дозволять людству вирватися за межі земної атмосфери і полинути в космос. Його передбачення збулося. Місяць, Марс і навіть далекі комети успішно досліджуються космічними апаратами.
У космонавтиці використовують рідинні реактивні двигуни.
Використовуючи в якості палива нафтопродукти, але швидкості, які вдається отримати з їх допомогою, недостатні для дуже далеких перельотів.
Можливо, ви, наші дорогі читачі, станете свідками польотів землян в інші галактики на апаратах з ядерними, термоядерними Або іонними реактивними двигунами.
(2 votes, average: 4.00 out of 5)