Lëvizja e avionit bazohet në parimin e tërheqjes. Në një raketë, kur karburanti digjet, gazrat e ngrohur në një temperaturë të lartë nxirren nga hunda me një shpejtësi të lartë U në krahasim me raketën. Le të shënojmë masën e gazeve të nxjerra me m, dhe masën e raketës pas daljes së gazrave me M. Më pas për sistemin e mbyllur "raketë + gaze" mund të shkruajmë bazuar në ligjin e ruajtjes së momentit (në analogji me problemi i shkrepjes me armë):, V = - ku V - shpejtësia e raketës pas gazrave të shkarkimit.

Këtu supozohej se shpejtësia fillestare e raketës ishte zero.

Formula që rezulton për shpejtësinë e raketës është e vlefshme vetëm me kushtin që e gjithë masa e karburantit të djegur të hidhet nga raketa në të njëjtën kohë. Në fakt, dalja ndodh gradualisht gjatë gjithë periudhës së lëvizjes së përshpejtuar të raketës. Çdo pjesë e mëpasshme e gazit nxirret nga raketa, e cila tashmë ka fituar një shpejtësi të caktuar.

Për të marrë një formulë të saktë, procesi i daljes së gazit nga një hundë rakete duhet të konsiderohet më në detaje. Lëreni raketën në kohën t të ketë masën M dhe të lëvizë me shpejtësi V. Gjatë një periudhe të shkurtër kohore Dt, një pjesë e caktuar e gazit do të nxirret nga raketa me një shpejtësi relative U. Raketa në momentin t + Dt do të ketë një shpejtësia dhe masa e saj do të jetë e barabartë me M + DM , ku DM< 0 (рис. 1.17.3 (2)). Масса выброшенных газов будет, очевидно, равна -ДM >0. Shpejtësia e gazeve në kornizën inerciale OX do të jetë e barabartë me V+U. Le të zbatojmë ligjin e ruajtjes së momentit. Në momentin e kohës t + Дt, momenti i raketës është i barabartë me ()(M + ДМ) dhe momenti i gazeve të emetuara është i barabartë me Në momentin e kohës t, momenti i të gjithë sistemit ishte i barabartë me MV. Duke supozuar se sistemi "raketë + gaze" është i mbyllur, mund të shkruajmë:

Vlera mund të neglizhohet, pasi |DM|<< M. Разделив обе части последнего соотношения на Дt и перейдя к пределу при Дt >0, marrim

Vlera është konsumi i karburantit për njësi të kohës. Sasia quhet forca e shtytjes reaktive F p Forca e shtytjes reaktive vepron në raketë nga ana e gazrave që dalin, ajo drejtohet në drejtim të kundërt me shpejtësinë relative. Raporti

shpreh ligjin e dytë të Njutonit për një trup me masë të ndryshueshme. Nëse gazrat nxirren nga hunda e raketës rreptësisht prapa (Fig. 1.17.3), atëherë në formë skalare kjo marrëdhënie merr formën:

ku u është moduli i shpejtësisë relative. Duke përdorur operacionin matematikor të integrimit, nga kjo marrëdhënie mund të marrim një formulë për shpejtësinë përfundimtare x të raketës:

ku është raporti i masës fillestare dhe përfundimtare të raketës. Kjo formulë quhet formula Tsiolkovsky. Nga kjo rrjedh se shpejtësia përfundimtare e raketës mund të tejkalojë shpejtësinë relative të rrjedhjes së gazrave. Rrjedhimisht, raketa mund të përshpejtohet në shpejtësitë e larta të kërkuara për fluturimet në hapësirë. Por kjo mund të arrihet vetëm duke konsumuar një masë të konsiderueshme karburanti, që përbën një pjesë të madhe të masës fillestare të raketës. Për shembull, për të arritur shpejtësinë e parë kozmike x = x 1 = 7,9 10 3 m/s në u = 3 10 3 m/s (shpejtësitë e daljes së gazit gjatë djegies së karburantit janë të rendit 2-4 km/s), Masa fillestare e një rakete me një shkallë Raketa duhet të jetë afërsisht 14 herë më e madhe se masa e saj përfundimtare. Për të arritur shpejtësinë përfundimtare x = 4u, raporti duhet të jetë = 50.

Një reduktim i ndjeshëm në masën e lëshimit të një rakete mund të arrihet kur përdoren raketa me shumë faza, kur fazat e raketës ndahen ndërsa karburanti digjet. Masat e kontejnerëve që përmbanin karburant, motorë të harxhuar, sisteme kontrolli, etj., janë të përjashtuara nga procesi i përshpejtimit të mëpasshëm të raketave Është në rrugën e krijimit të raketave ekonomike me shumë faza që po zhvillon shkenca moderne e raketave.

Ndër arritjet e mëdha teknike dhe shkencore të shekullit të 20-të, një nga vendet e para padyshim i përket teoria e raketave dhe shtytjes së avionëve. Vitet e Luftës së Dytë Botërore (1941-1945) çuan në një përmirësim jashtëzakonisht të shpejtë në hartimin e automjeteve reaktiv. Raketat me pluhur u rishfaqën në fushat e betejës, por duke përdorur pluhur TNT pa tym me kalori më të lartë ("Katyusha"). U krijuan avionë ajror, avionë pa pilot me motorë pulsues të frymëmarrjes ajrore ("FAU-1") dhe raketa balistike me një rreze veprimi deri në 300 km ("FAU-2").

Raketat po bëhen tani një industri shumë e rëndësishme dhe me rritje të shpejtë. Zhvillimi i teorisë së fluturimit të automjeteve reaktiv është një nga problemet urgjente të zhvillimit modern shkencor dhe teknologjik.

K. E. Tsiolkovsky bëri shumë për dijen Bazat e teorisë së shtytjes së raketave. Ai ishte i pari në historinë e shkencës që formuloi dhe studioi problemin e studimit lëvizjet drejtvizore raketa, bazuar në ligjet e mekanikës teorike. Siç treguam, parimi i komunikimit të lëvizjes, me ndihmën e forcave të reagimit të grimcave të hedhura, u realizua nga Tsiolkovsky në vitin 1883, por krijimi i tij i një teorie matematikisht rigoroze të shtytjes së avionëve daton në fundi i shekullit të 19-të shekuj.

Në një nga veprat e tij, Tsiolkovsky shkroi: "Për një kohë të gjatë shikoja raketën, si gjithë të tjerët: nga pikëpamja e argëtimit dhe aplikacioneve të vogla. Nuk e mbaj mend mirë se si më ka shkuar në mendje të bëj llogaritë në lidhje me raketën. Më duket se farat e para të mendimit i mbolli ëndërrimtari i famshëm Zhyl Vern; ai zgjoi punën e trurit tim në një drejtim të caktuar. U shfaqën dëshirat, pas dëshirave lindi aktiviteti i mendjes. ...Një copë e vjetër letre me formulat përfundimtare në lidhje me aparatin reaktiv është shënuar me datën 25 gusht 1898.

“...Kurrë nuk kam pretenduar se kam një zgjidhje të plotë të çështjes. Së pari vijnë në mënyrë të pashmangshme: mendimi, fantazia, përralla. Pas tyre vjen llogaritja shkencore. Dhe në fund, kurorat e ekzekutimit menduan. Veprat e mia për udhëtimet në hapësirë ​​i përkasin fazës së mesme të krijimtarisë. Më shumë se kushdo, e kuptoj humnerën që ndan një ide nga zbatimi i saj, pasi gjatë jetës sime jo vetëm kam menduar dhe llogaritur, por edhe kam ekzekutuar, duke punuar edhe me duar. Sidoqoftë, është e pamundur të mos kesh një ide: ekzekutimi paraprihet nga mendimi, llogaritja e saktë paraprihet nga fantazia.”

Në vitin 1903, artikulli i parë i Konstantin Eduardovich mbi teknologjinë e raketave u shfaq në revistën Scientific Review, i cili u quajt "Eksplorimi i hapësirave botërore duke përdorur instrumente raketash". Në këtë punim, në bazë të ligjeve më të thjeshta të mekanikës teorike (ligji i ruajtjes së momentit dhe ligji i veprimit të pavarur të forcave), u dha një teori e fluturimit të raketave dhe u vërtetua mundësia e përdorimit të automjeteve reaktivë për komunikime ndërplanetare. (Krijimi i një teorie të përgjithshme të lëvizjes së trupave, masa e të cilëve ndryshon gjatë lëvizjes i përket profesorit I. V. Meshchersky (1859-1935)).

Ideja e përdorimit të një rakete për të zgjidhur problemet shkencore, përdorimi i motorëve jet për të krijuar lëvizjen e anijeve madhështore ndërplanetare i përket tërësisht Tsiolkovsky. Ai është themeluesi i raketave moderne të lëngëta me rreze të gjatë, një nga krijuesit e një kapitulli të ri në mekanikën teorike.

Mekanika klasike, studimi i ligjeve të lëvizjes dhe ekuilibrit trupat materiale, bazohet në tre ligje të lëvizjes, formuluar qartë dhe rreptësisht nga një shkencëtar anglez në vitin 1687. Këto ligje u përdorën nga shumë studiues për të studiuar lëvizjen e trupave, masa e të cilëve nuk ndryshoi gjatë lëvizjes. U shqyrtuan raste shumë të rëndësishme të lëvizjes dhe u krijua një shkencë e madhe - mekanika e trupave me masë konstante. Aksiomat e mekanikës së trupave me masë konstante, ose ligjet e lëvizjes së Njutonit, ishin një përgjithësim i të gjithë zhvillimit të mëparshëm të mekanikës. Aktualisht, ligjet bazë të lëvizjes mekanike janë përcaktuar në të gjitha tekstet e fizikës për shkolla e mesme. Ne do të japim këtu përmbledhje Ligjet e lëvizjes së Njutonit, që nga hapi i mëvonshëm në shkencë, i cili bëri të mundur studimin e lëvizjes së raketave, ishte një zhvillim i mëtejshëm i metodave të mekanikës klasike.

Propulsion reaktiv në natyrë dhe teknologji - një fenomen shumë i zakonshëm. Në natyrë, ndodh kur një pjesë e trupit ndahet me një shpejtësi të caktuar nga një pjesë tjetër. Në këtë rast, forca reaktive shfaqet pa ndërveprim të një organizmi të caktuar me trupa të jashtëm.

Për të kuptuar se për çfarë po flasim, është mirë të shikojmë shembuj. në natyrë dhe teknologji janë të shumta. Fillimisht do të flasim për mënyrën se si e përdorin kafshët dhe më pas si përdoret në teknologji.

Kandil deti, larvat pilivesa, plankton dhe molusqe

Shumë njerëz, teksa po notonin në det, hasën në kandil deti. Në Detin e Zi, sido që të jetë, ka plot. Megjithatë, jo të gjithë e kuptuan se kandil deti lëviz duke përdorur shtytje reaktiv. E njëjta metodë përdoret nga larvat e pilivesës, si dhe disa përfaqësues të planktonit detar. Efikasiteti i kafshëve detare jovertebrore që e përdorin atë është shpesh shumë më i lartë se ai i shpikjeve teknike.

Shumë molusqe lëvizin në një mënyrë që na intereson. Shembujt përfshijnë sepjet, kallamarët dhe oktapodin. Në veçanti, goca e fistonit është në gjendje të ecë përpara duke përdorur një rrymë uji që nxirret nga guaska kur valvulat e saj janë të ngjeshura ashpër.

Dhe këta janë vetëm disa shembuj nga jeta e botës së kafshëve që mund të citohen për t'u zgjeruar në temën: "Lëvizja reaktiv në jetën e përditshme, natyrën dhe teknologjinë".

Si lëviz një sepje?

Sepja është gjithashtu shumë interesante në këtë drejtim. Ashtu si shumë cefalopodë, ai lëviz në ujë duke përdorur mekanizmin e mëposhtëm. Nëpërmjet një gypi të posaçëm të vendosur përpara trupit, si dhe përmes një të çare anësore, sepja merr ujë në zgavrën e gushës. Pastaj ajo e hedh me forcë nëpër hinkë. Sepja e drejton tubin e hinkës prapa ose anash. Lëvizja mund të kryhet në drejtime të ndryshme.

Metoda që përdor salpa

Metoda që përdor salpa është gjithashtu kurioze. Ky është emri i një kafshe deti që ka një trup transparent. Kur lëviz, salpa tërheq ujë duke përdorur hapjen e përparme. Uji përfundon në një zgavër të gjerë, dhe gushat ndodhen diagonalisht brenda tij. Vrima mbyllet kur salpa pi një gllënjkë të madhe ujë. Muskujt e saj tërthor dhe gjatësor tkurren, duke ngjeshur të gjithë trupin e kafshës. Uji nxirret jashtë përmes vrimës së pasme. Kafsha lëviz përpara për shkak të reagimit të avionit që rrjedh.

Kallamarët - "silurët e gjallë"

Interesi më i madh është, ndoshta, motori reaktiv që ka kallamari. Kjo kafshë konsiderohet përfaqësuesi më i madh i jovertebrorëve, që jetojnë në thellësi të mëdha oqeanike. Në navigimin me avion, kallamarët kanë arritur përsosmërinë e vërtetë. Edhe trupi i këtyre kafshëve i ngjan një rakete në formën e saj të jashtme. Ose më saktë, kjo raketë kopjon kallamarin, pasi është kallamari ai që ka primatin e padiskutueshëm në këtë çështje. Nëse duhet të lëvizë ngadalë, kafsha për këtë përdor një pendë të madhe në formë diamanti, e cila përkulet herë pas here. Nëse nevojitet një hedhje e shpejtë, një motor jet vjen në shpëtim.

Trupi i moluskut është i rrethuar nga të gjitha anët nga një mantel - ind muskulor. Pothuajse gjysma e vëllimit të përgjithshëm të trupit të kafshës është vëllimi i zgavrës së saj. Kallamari përdor zgavrën e mantelit për të lëvizur duke thithur ujë brenda tij. Pastaj ai hedh ashpër rrjedhën e mbledhur të ujit përmes një gryke të ngushtë. Si rezultat i kësaj, ai shtyn prapa me shpejtësi të lartë. Në të njëjtën kohë, kallamari palos të 10 tentakulat në një nyjë mbi kokën e tij në mënyrë që të marrë një formë të efektshme. Gryka përmban një valvul të veçantë dhe muskujt e kafshës mund ta kthejnë atë. Kështu, drejtimi i lëvizjes ndryshon.

Shpejtësia mbresëlënëse e kallamarëve

Duhet thënë se motori i kallamarit është shumë ekonomik. Shpejtësia që mund të arrijë mund të arrijë 60-70 km/h. Disa studiues madje besojnë se mund të arrijë deri në 150 km/h. Siç mund ta shihni, kallamari nuk quhet kot "silur i gjallë". Mund të kthehet në drejtimin e dëshiruar, duke përkulur tentakulat e tij të palosur në një pako poshtë, lart, majtas ose djathtas.

Si e kontrollon një kallamar lëvizjen?

Meqenëse timoni është shumë i madh në krahasim me madhësinë e vetë kafshës, mjafton vetëm një lëvizje e lehtë e timonit që kallamari të shmangë lehtësisht një përplasje me një pengesë, madje duke lëvizur me shpejtësi maksimale. Nëse e ktheni ashpër, kafsha menjëherë do të nxitojë në drejtim të kundërt. Kallamari përkul fundin e hinkës prapa dhe, si rezultat, mund të rrëshqasë kokën së pari. Nëse e përkul në të djathtë, ai do të hidhet në të majtë nga shtytja e avionit. Sidoqoftë, kur është e nevojshme të notosh shpejt, gypi është gjithmonë i vendosur direkt midis tentakulave. Në këtë rast, kafsha nxiton së pari bishtin, si vrapimi i një karavidhe që lëviz shpejt, nëse do të kishte shkathtësinë e një vrapuesi.

Kur nuk ka nevojë të nxitoni, sepjet dhe kallamarët notojnë, duke u valëzuar me pendët e tyre. Valët miniaturë kalojnë nëpër to nga përpara në mbrapa. Kallamarët dhe sepjet rrëshqasin me hijeshi. Ata vetëm e shtyjnë veten herë pas here me një rrjedhë uji që del nga nën mantelin e tyre. Goditjet individuale që merr molusku gjatë shpërthimit të avionëve të ujit janë qartë të dukshme në momente të tilla.

Kallamar fluturues

Disa cefalopodë janë në gjendje të përshpejtojnë deri në 55 km/h. Duket se askush nuk ka bërë matje të drejtpërdrejta, por ne mund të japim një shifër të tillë bazuar në diapazonin dhe shpejtësinë e kallamarëve që fluturojnë. Rezulton se ka njerëz të tillë. Kallamari Stenoteuthis është piloti më i mirë nga të gjithë molusqet. Detarët anglezë e quajnë kallamar fluturues (kallamar fluturues). Kjo kafshë, fotografia e së cilës është paraqitur më sipër, është në përmasa të vogla, sa një harengë. Ai e ndjek peshkun aq shpejt, saqë shpesh hidhet nga uji, duke u hedhur si shigjetë mbi sipërfaqen e tij. Ai gjithashtu e përdor këtë truk kur është në rrezik nga grabitqarët - skumbri dhe toni. Duke zhvilluar një shtytje maksimale të avionit në ujë, kallamari lëshohet në ajër dhe më pas fluturon më shumë se 50 metra mbi valë. Kur fluturon, është aq i lartë sa kallamarët që fluturojnë shpesh përfundojnë në kuvertën e anijeve. Një lartësi prej 4-5 metrash nuk është aspak një rekord për ta. Ndonjëherë kallamarët fluturues fluturojnë edhe më lart.

Dr. Rees, një studiues i butakëve nga Britania e Madhe, në të tijën artikull shkencor përshkroi një përfaqësues të këtyre kafshëve, gjatësia e trupit të të cilit ishte vetëm 16 cm, megjithatë, ai ishte në gjendje të fluturonte në një distancë të drejtë në ajër, pas së cilës ai u ul në urën e jahtit. Dhe lartësia e kësaj ure ishte gati 7 metra!

Ka raste kur një anije sulmohet nga shumë kallamarë fluturues menjëherë. Trebius Niger, një shkrimtar i lashtë, një herë tregoi një histori të trishtuar për një anije që dukej e paaftë për të përballuar peshën e këtyre kafshëve të detit dhe u fundos. Është interesante se kallamarët janë në gjendje të ngrihen edhe pa nxitim.

Oktapodët fluturues

Oktapodët gjithashtu kanë aftësinë për të fluturuar. Jean Verani, një natyralist francez, pa një prej tyre duke u shpejtuar në akuariumin e tij dhe më pas papritur u hodh nga uji. Kafsha përshkroi një hark prej rreth 5 metrash në ajër dhe më pas u hodh poshtë në akuarium. Oktapodi, duke fituar shpejtësinë e nevojshme për kërcimin, lëvizi jo vetëm falë shtytjes së avionit. Ai gjithashtu vozitej me tentakulat e tij. Oktapodët janë me thes, kështu që notojnë më keq se kallamarët, por në momente kritike këto kafshë mund t'i japin një fillim të mirë vrapuesve më të mirë. Punonjësit e Akuariumit të Kalifornisë donin të bënin një foto të një oktapodi duke sulmuar një gaforre. Sidoqoftë, oktapodi, duke nxituar në gjahun e tij, zhvilloi një shpejtësi të tillë që fotografitë, edhe kur përdornin një modalitet të veçantë, doli të ishin të paqarta. Kjo do të thotë që gjuajtja zgjati vetëm një pjesë të sekondës!

Megjithatë, oktapodët zakonisht notojnë mjaft ngadalë. Shkencëtari Joseph Seinl, i cili studioi migrimet e oktapodëve, zbuloi se oktapodi, madhësia e të cilit është 0.5 m, noton me një shpejtësi mesatare prej rreth 15 km/h. Çdo rrymë uji që hedh nga hinka e shtyn atë përpara (më saktë, prapa, pasi noton mbrapa) me rreth 2-2,5 m.

"Kastraveci me spërkatje"

Lëvizja reaktive në natyrë dhe teknologji mund të konsiderohet duke përdorur shembuj nga bota bimore për ta ilustruar atë. Një nga më të famshmet janë frutat e pjekura të të ashtuquajturave Ata kërcejnë nga kërcelli me prekjen më të vogël. Pastaj, nga vrima që rezulton, një lëng i veçantë ngjitës që përmban farat nxirret me forcë të madhe. Vetë kastraveci fluturon në anën e kundërt në një distancë deri në 12 m.

Ligji i ruajtjes së momentit

Ju patjetër duhet të flisni për të kur merrni parasysh lëvizjen e avionëve në natyrë dhe teknologji. Njohja e ligjit të ruajtjes së momentit na lejon të ndryshojmë, në veçanti, shpejtësinë tonë të lëvizjes nëse jemi në hapësirë ​​të hapur. Për shembull, ju jeni ulur në një varkë dhe keni disa gurë me vete. Nëse i hidhni në një drejtim të caktuar, varka do të lëvizë në drejtim të kundërt. Ky ligj vlen edhe në hapësirën e jashtme. Megjithatë, për këtë qëllim ata përdorin

Cilët shembuj të tjerë të shtytjes së avionëve mund të vërehen në natyrë dhe teknologji? Ilustruar shumë mirë me shembullin e një arme.

Siç e dini, një goditje prej saj shoqërohet gjithmonë me zmbrapsje. Le të themi se pesha e plumbit ishte e barabartë me peshën e armës. Në këtë rast, ata do të fluturojnë larg me të njëjtën shpejtësi. Tërheqja ndodh sepse krijohet një forcë reaktive, pasi ka një masë të hedhur. Falë kësaj force, lëvizja sigurohet si në hapësirën pa ajër ashtu edhe në ajër. Si më shumë shpejtësi dhe masa e gazeve që ikin, aq më e madhe është forca e zmbrapsjes që ndjehet nga supi ynë. Prandaj, sa më i fortë të jetë reagimi i armës, aq më e lartë është forca e reagimit.

Ëndrrat për të fluturuar në hapësirë

Propulsioni reaktiv në natyrë dhe teknologji ka qenë një burim idesh të reja për shkencëtarët për shumë vite. Për shumë shekuj, njerëzimi ka ëndërruar të fluturojë në hapësirë. Përdorimi i shtytjes reaktiv në natyrë dhe teknologji, duhet të supozohet se nuk e ka shteruar aspak veten.

Dhe gjithçka filloi me një ëndërr. Shkrimtarët e trillimeve shkencore disa shekuj më parë na ofruan mjete të ndryshme se si të arrijmë këtë qëllim të dëshiruar. Në shekullin e 17-të, Cyrano de Bergerac, një shkrimtar francez, krijoi një histori për një fluturim në hënë. Heroi i tij arriti në satelitin e Tokës duke përdorur një karrocë hekuri. Ai vazhdimisht hodhi një magnet të fortë mbi këtë strukturë. Karroca, duke u tërhequr nga ai, ngrihej gjithnjë e më lart mbi Tokë. Më në fund ajo arriti në Hënë. Një personazh tjetër i famshëm, Baron Munchausen, u ngjit në hënë duke përdorur një kërcell fasule.

Sigurisht, në atë kohë dihej pak se si përdorimi i shtytjes reaktiv në natyrë dhe teknologji mund ta bënte jetën më të lehtë. Por fluturimi i fantazisë sigurisht që hapi horizonte të reja.

Në rrugën drejt një zbulimi të jashtëzakonshëm

Në Kinë në fund të mijëvjeçarit të parë pas Krishtit. e. shpiku shtytje reaktiv për të fuqizuar raketat. Këto të fundit ishin thjesht tuba bambuje që mbusheshin me barut. Këto raketa u lëshuan për argëtim. Motori jet u përdor në një nga modelet e para të automobilave. Kjo ide i përkiste Njutonit.

N.I mendoi gjithashtu se si lind lëvizja e avionit në natyrë dhe teknologji. Kibalçiç. Ky është një revolucionar rus, autori i projektit të parë të një avioni reaktiv, i cili është menduar për fluturimin njerëzor. Revolucionari, për fat të keq, u ekzekutua më 3 prill 1881. Kibalchich u akuzua për pjesëmarrje në atentatin ndaj Aleksandrit II. Tashmë në burg, në pritje të ekzekutimit të dënimit me vdekje, ai vazhdoi të studionte një fenomen kaq interesant si lëvizja jet në natyrë dhe teknologji, e cila ndodh kur një pjesë e një objekti ndahet. Si rezultat i këtyre hulumtimeve, ai zhvilloi projektin e tij. Kibalchich shkroi se kjo ide e mbështet atë në pozicionin e tij. Ai është gati të përballet me qetësi vdekjen e tij, duke e ditur se një zbulim kaq i rëndësishëm nuk do të vdesë me të.

Realizimi i idesë së fluturimit në hapësirë

Manifestimi i shtytjes së avionit në natyrë dhe teknologji vazhdoi të studiohej nga K. E. Tsiolkovsky (fotoja e tij është paraqitur më lart). Në fillim të shekullit të 20-të, ky shkencëtar i madh rus propozoi idenë e përdorimit të raketave për fluturimet në hapësirë. Artikulli i tij për këtë çështje u shfaq në 1903. Ai paraqiti një ekuacion matematik që u bë më i rëndësishmi për astronautikën. Në kohën tonë njihet si "formula Tsiolkovsky". Ky ekuacion përshkruan lëvizjen e një trupi me masë të ndryshueshme. Në punimet e tij të mëtejshme, ai paraqiti një diagram të një motori rakete që funksiononte me karburant të lëngshëm. Tsiolkovsky, duke studiuar përdorimin e shtytjes reaktiv në natyrë dhe teknologji, zhvilloi një dizajn rakete me shumë faza. Ai gjithashtu doli me idenë e mundësisë së krijimit të qyteteve të tëra hapësinore në orbitën e ulët të Tokës. Këto janë zbulimet tek të cilat shkencëtari arriti teksa studionte lëvizjen e avionëve në natyrë dhe teknologji. Raketat, siç tregoi Tsiolkovsky, janë të vetmet pajisje që mund të kapërcejnë një raketë. Ai e përkufizoi atë si një mekanizëm me një motor reaktiv që përdor karburantin dhe oksiduesin e vendosur në të. Kjo pajisje transformon energjinë kimike të karburantit, e cila bëhet energjia kinetike e avionit të gazit. Vetë raketa fillon të lëvizë në drejtim të kundërt.

Më në fund, shkencëtarët, pasi kishin studiuar lëvizjen reaktive të trupave në natyrë dhe teknologji, kaluan në praktikë. Një detyrë në shkallë të gjerë ishte përpara për të realizuar ëndrrën e kahershme të njerëzimit. Dhe një grup shkencëtarësh sovjetikë, të udhëhequr nga akademiku S.P. Korolev, e përballuan atë. Ajo e realizoi idenë e Tsiolkovskit. Së pari satelit artificial i planetit tonë u lëshua në BRSS më 4 tetor 1957. Natyrisht, u përdor një raketë.

Yu. A. Gagarin (foto më lart) ishte njeriu që pati nderin të ishte i pari që fluturoi në hapësirën e jashtme. Kjo ngjarje e rëndësishme për botën ndodhi më 12 prill 1961. Gagarin fluturoi në të gjithë globin në satelitin Vostok. BRSS ishte shteti i parë, raketat e të cilit arritën në Hënë, fluturuan rreth saj dhe fotografuan anën e padukshme nga Toka. Përveç kësaj, ishin rusët ata që vizituan Venusin për herë të parë. Ata sollën instrumente shkencore në sipërfaqen e këtij planeti. Astronauti amerikan Neil Armstrong është personi i parë që eci në sipërfaqen e Hënës. Ai zbriti në të më 20 korrik 1969. Në vitin 1986, Vega 1 dhe Vega 2 (anijet që i përkasin BRSS) eksploruan nga afër kometën e Halley, e cila i afrohet Diellit vetëm një herë në 76 vjet. Eksplorimi i hapësirës vazhdon...

Siç mund ta shihni, fizika është një shkencë shumë e rëndësishme dhe e dobishme. Propulsioni reaktiv në natyrë dhe teknologji është vetëm një nga çështjet interesante që diskutohen në të. Dhe arritjet e kësaj shkence janë shumë, shumë domethënëse.

Si përdoret lëvizja reaktiv në natyrë dhe teknologji këto ditë

Në fizikë, zbulime veçanërisht të rëndësishme janë bërë në shekujt e fundit. Ndërsa natyra mbetet praktikisht e pandryshuar, teknologjia po zhvillohet me një ritëm të shpejtë. Në ditët e sotme, parimi i shtytjes së avionëve përdoret gjerësisht jo vetëm nga kafshë dhe bimë të ndryshme, por edhe në astronautikë dhe aviacion. Në hapësirën e jashtme nuk ka asnjë mjet që një trup mund të përdorë për të bashkëvepruar në mënyrë që të ndryshojë madhësinë dhe drejtimin e shpejtësisë së tij. Kjo është arsyeja pse vetëm raketat mund të përdoren për të fluturuar në hapësirën pa ajër.

Sot, lëvizja jet përdoret në mënyrë aktive në jetën e përditshme, natyrën dhe teknologjinë. Nuk është më një mister si dikur. Megjithatë, njerëzimi nuk duhet të ndalet me kaq. Horizonte të reja janë përpara. Do të doja të besoja se lëvizja e avionëve në natyrë dhe teknologji, e përshkruar shkurtimisht në artikull, do të frymëzojë dikë që të bëjë zbulime të reja.

Ligji i ruajtjes së momentit ka një rëndësi të madhe kur merret parasysh lëvizja e avionit.
Nën shtytje reaktiv kuptojnë lëvizjen e një trupi që ndodh kur një pjesë e tij ndahet me një shpejtësi të caktuar në lidhje me të, për shembull, kur produktet e djegies rrjedhin nga gryka e një avioni reaktiv. Në këtë rast, të ashtuquajturat forca e reagimit duke e shtyrë trupin.
E veçanta e forcës reaktive është se ajo lind si rezultat i ndërveprimit midis pjesëve të vetë sistemit pa asnjë ndërveprim me trupat e jashtëm.
Ndërsa forca që i jep përshpejtimin, për shembull, një këmbësor, një anije ose një aeroplan, lind vetëm për shkak të ndërveprimit të këtyre trupave me tokën, ujin ose ajrin.

Kështu, lëvizja e një trupi mund të merret si rezultat i rrjedhës së një rryme lëngu ose gazi.

Lëvizja jet në natyrë e natyrshme kryesisht në organizmat e gjallë që jetojnë në një mjedis ujor.

Në teknologji, shtytja e avionëve përdoret në transportin lumor (motorët e avionëve të ujit), në industrinë e automobilave (makina garash), në çështjet ushtarake, në aviacion dhe astronautikë.
Të gjithë avionët modernë me shpejtësi të lartë janë të pajisur me motorë reaktivë, sepse... ata janë në gjendje të ofrojnë shpejtësinë e kërkuar të fluturimit.
Është e pamundur të përdoren motorë të tjerë përveç motorëve reaktivë në hapësirën e jashtme, pasi atje nuk ka asnjë mbështetje nga e cila mund të arrihet përshpejtimi.

Historia e zhvillimit të teknologjisë jet

Krijuesi i raketës luftarake ruse ishte shkencëtari i artilerisë K.I. Konstantinov. Me peshë 80 kg, rrezja e fluturimit të raketës së Konstantinov arriti në 4 km.

Ideja e përdorimit të shtytjes së avionit në një avion, projekti i një pajisjeje aeronautike reaktiv, u parashtrua në 1881 nga N.I. Kibalçiç.

Në vitin 1903, fizikani i famshëm K.E. Tsiolkovsky vërtetoi mundësinë e fluturimit në hapësirën ndërplanetare dhe zhvilloi një dizajn për aeroplanin e parë raketë me një motor të lëngshëm.

K.E. Tsiolkovsky krijoi një tren me raketa hapësinore të përbërë nga një numër raketash që funksionojnë në mënyrë alternative dhe bien ndërsa karburanti konsumohet.

Parimet e motorëve reaktiv

Baza e çdo motori reaktiv është dhoma e djegies, në të cilën djegia e karburantit prodhon gazra që kanë shumë temperaturë të lartë dhe duke ushtruar presion në muret e dhomës. Gazrat dalin nga një grykë e ngushtë rakete me shpejtësi të lartë dhe krijojnë shtytje avionësh. Në përputhje me ligjin e ruajtjes së momentit, raketa fiton shpejtësi në drejtim të kundërt.

Momenti i sistemit (produktet e djegies me raketa) mbetet zero. Meqenëse masa e raketës zvogëlohet, edhe me shpejtësi konstante Ndërsa gazrat rrjedhin, shpejtësia e tij do të rritet, duke arritur gradualisht vlerën e saj maksimale.
Lëvizja e një rakete është një shembull i lëvizjes së një trupi me masë të ndryshueshme. Për të llogaritur shpejtësinë e tij, përdoret ligji i ruajtjes së momentit.

Motorë reaktivë ndahen në motorë raketash dhe motorë që marrin frymë ajri.

Motorë raketash E disponueshme me karburant të ngurtë ose të lëngshëm.
Në motorët e raketave me lëndë djegëse të ngurta, karburanti, i cili përmban karburant dhe oksidues, futet me forcë brenda dhomës së djegies së motorit.
NË motorët e avionëve të lëngshëm Të projektuara për nisjen e anijes kozmike, karburanti dhe oksiduesi ruhen veçmas në rezervuarë të veçantë dhe furnizohen në dhomën e djegies duke përdorur pompa. Ata mund të përdorin vajguri, benzinë, alkool, hidrogjen të lëngshëm etj. si lëndë djegëse dhe oksigjen të lëngshëm si agjent oksidues të nevojshëm për djegie. acid nitrik, etj.

Raketat moderne hapësinore me tre faza lëshohen vertikalisht dhe pasi kalojnë nëpër shtresat e dendura të atmosferës ato transferohen në fluturim në një drejtim të caktuar. Çdo fazë rakete ka rezervuarin e vet të karburantit dhe rezervuarin e oksiduesit, si dhe motorin e vet reaktiv. Ndërsa karburanti digjet, fazat e harxhuara të raketës hidhen poshtë.

Motorë reaktivë aktualisht përdoret kryesisht në avionë. Dallimi i tyre kryesor nga motorët e raketave është se oksiduesi për djegien e karburantit është oksigjeni nga ajri që hyn në motor nga atmosfera.
Motorët me frymëmarrje ajri përfshijnë motorë turbokompresor me kompresor boshtor dhe centrifugal.
Ajri në motorë të tillë thithet dhe kompresohet nga një kompresor i drejtuar nga një turbinë me gaz. Gazrat që dalin nga dhoma e djegies krijojnë një shtytje reaktive dhe rrotullojnë rotorin e turbinës.

Me shpejtësi shumë të larta fluturimi, kompresimi i gazrave në dhomën e djegies mund të arrihet për shkak të rrjedhës së ajrit që vjen nga afër. Nuk ka nevojë për një kompresor.

Anijet kozmike shumëtonëshe fluturojnë në qiell dhe kandil deti transparent, xhelatinoz, sepjet dhe oktapodët manovrojnë me shkathtësi në ujërat e detit - çfarë kanë të përbashkët? Rezulton se në të dyja rastet përdoret parimi i shtytjes së avionit për të lëvizur. Kjo është tema që i kushtohet artikullit tonë sot.

Le të shohim në histori

Më së shumti Informacioni i parë i besueshëm për raketat daton në shekullin e 13-të. Ato u përdorën nga indianët, kinezët, arabët dhe evropianët në luftime si armë luftarake dhe sinjalizuese. Më pas pasuan shekuj të harresës pothuajse të plotë të këtyre pajisjeve.

Në Rusi, ideja e përdorimit të një motori reaktiv u ringjall falë punës së revolucionarit Nikolai Kibalchich. I ulur në birucat mbretërore, ai u zhvillua Projekti rus motor reaktiv dhe avion për njerëzit. Kibalchich u ekzekutua dhe projekti i tij mblodhi pluhur për shumë vite në arkivat e policisë sekrete cariste.

Idetë themelore, vizatimet dhe llogaritjet e këtij njeriu të talentuar dhe të guximshëm u zhvilluan më tej në veprat e K. E. Tsiolkovsky, i cili propozoi përdorimin e tyre për komunikimet ndërplanetare. Nga viti 1903 deri në vitin 1914, ai botoi një sërë veprash në të cilat vërtetoi bindshëm mundësinë e përdorimit të shtytjes reaktiv për eksplorimin e hapësirës dhe justifikoi mundësinë e përdorimit të raketave me shumë faza.

Shumë prej zhvillimeve shkencore të Tsiolkovskit përdoren ende në shkencën e raketave deri më sot.

Raketat biologjike

Madje si lindi? ideja për të lëvizur duke larguar rrymën tuaj të avionit? Ndoshta, duke vëzhguar nga afër jetën detare, banorët e bregdetit vunë re se si ndodh kjo në botën e kafshëve.

Për shembull, fiston lëviz për shkak të forcës reaktive të një rryme uji të nxjerrë nga guaska gjatë ngjeshjes së shpejtë të valvulave të saj. Por ai kurrë nuk do të vazhdojë me notarët më të shpejtë - kallamarët.

Trupat e tyre në formë rakete nxitojnë së pari bishtin, duke hedhur jashtë ujin e ruajtur nga një hinkë speciale. lëvizin sipas të njëjtit parim, duke shtrydhur ujin duke kontraktuar kupolën e tyre transparente.

Natyra i ka pajisur një bimë të quajtur "motor jet" "kastravec squirting". Kur frutat e tij janë pjekur plotësisht, në përgjigje të prekjes më të vogël, ai nxjerr glutenin me fara. Vetë fruti hidhet në drejtim të kundërt në një distancë deri në 12 m!

As banorët e detit dhe as bimët nuk i dinë ligjet fizike që qëndrojnë në themel të kësaj metode lëvizjeje. Ne do të përpiqemi ta kuptojmë këtë.

Baza fizike e parimit të shtytjes së avionit

Së pari, le të kthehemi te përvoja më e thjeshtë. Le të fryjmë një top gome dhe, pa u ndalur, do t'ju lëmë të fluturoni lirshëm. Lëvizja e shpejtë e topit do të vazhdojë për sa kohë që rryma e ajrit që rrjedh prej tij është mjaft e fortë.

Për të shpjeguar rezultatet e këtij eksperimenti duhet t'i drejtohemi Ligjit të Tretë, i cili thotë se dy trupa ndërveprojnë me forca të barabarta në madhësi dhe të kundërta në drejtim. Rrjedhimisht, forca me të cilën topi vepron në rrymat e ajrit që ikin prej tij është e barabartë me forcën me të cilën ajri e largon topin nga vetja.

Le t'i transferojmë këto argumente në një raketë. Këto pajisje nxjerrin një pjesë të masës së tyre me shpejtësi të madhe, si rezultat i së cilës ata vetë marrin nxitim në drejtim të kundërt.

Nga pikëpamja e fizikës, kjo procesi shpjegohet qartë me ligjin e ruajtjes së momentit. Momenti është prodhimi i masës së një trupi dhe shpejtësisë së tij (mv), ndërsa raketa është në qetësi, shpejtësia dhe momenti i saj janë zero. Nëse një rrymë avioni nxirret prej tij, atëherë pjesa e mbetur, sipas ligjit të ruajtjes së momentit, duhet të fitojë një shpejtësi të tillë që momenti total të jetë ende i barabartë me zero.

Le të shohim formulat:

m g v g + m r v r =0;

m g v g =- m r v r,

Ku m g v g impulsi i krijuar nga rryma e gazeve, m p v p impulsi i marrë nga raketa.

Shenja minus tregon se drejtimi i lëvizjes së raketës dhe rrymës së avionit janë të kundërta.

Dizajni dhe parimi i funksionimit të një motori reaktiv

Në teknologji, motorët e avionëve lëvizin aeroplanët, raketat dhe i lëshojnë ato në orbitë. anije kozmike. Në varësi të qëllimit të tyre, ato kanë pajisje të ndryshme. Por secila prej tyre ka një furnizim me karburant, një dhomë për djegien e saj dhe një hundë që përshpejton rrjedhën e avionit.

Stacionet automatike ndërplanetare janë gjithashtu të pajisura me një ndarje instrumentesh dhe kabina me një sistem mbështetjeje jete për astronautët.

Raketat moderne hapësinore janë avionë kompleksë me shumë faza që përdorin përparimet më të fundit në inxhinieri. Pas lëshimit, karburanti në fazën e poshtme digjet fillimisht, pas së cilës ndahet nga raketa, duke zvogëluar masën e saj totale dhe duke rritur shpejtësinë.

Më pas, karburanti konsumohet në fazën e dytë, etj. Më në fund, avioni lëshohet në një trajektore të caktuar dhe fillon fluturimin e tij të pavarur.

Le të ëndërrojmë pak

Ëndërrimtari dhe shkencëtari i madh K. E. Tsiolkovsky u dha brezave të ardhshëm besimin se motorët e avionëve do të lejojnë njerëzimin të arratiset përtej atmosferës së Tokës dhe të nxitojë në hapësirë. Parashikimi i tij u realizua. Hëna dhe madje edhe kometat e largëta janë eksploruar me sukses nga anije kozmike.

Motorët e avionëve të lëngshëm përdoren në astronautikë. Përdorimi i produkteve të naftës si lëndë djegëse, por shpejtësitë që mund të arrihen me ndihmën e tyre janë të pamjaftueshme për fluturime shumë të gjata.

Ndoshta ju, lexuesit tanë të dashur, do të jeni dëshmitarë të fluturimeve të tokësorëve në galaktika të tjera në pajisje me motorë reaktiv bërthamor, termonuklear ose jon.

Nëse ky mesazh do të ishte i dobishëm për ju, do të isha i lumtur t'ju shihja