Zastosowanie napędu odrzutowego w technologii. Przykłady napędu odrzutowego. Mechanizm napędu odrzutowego

Napęd odrzutowy w przyrodzie i technologii

STRESZCZENIE Z FIZYKI

Napęd odrzutowy- ruch powstający, gdy jakakolwiek jego część zostaje oddzielona od ciała z określoną prędkością.

Siła reakcji występuje bez interakcji z ciałami zewnętrznymi.

Zastosowanie napędu odrzutowego w przyrodzie

Wielu z nas w swoim życiu spotkało meduzy podczas kąpieli w morzu. W każdym razie na Morzu Czarnym jest ich dość. Niewiele osób jednak sądziło, że meduzy również do poruszania się wykorzystują napęd odrzutowy. Ponadto w ten sposób poruszają się larwy ważek i niektóre rodzaje planktonu morskiego. Często wydajność morskich bezkręgowców przy zastosowaniu napędu odrzutowego jest znacznie wyższa niż w przypadku wynalazków technologicznych.

Z napędu odrzutowego korzysta wiele mięczaków - ośmiornice, kalmary, mątwy. Na przykład mięczak przegrzebek morski porusza się do przodu pod wpływem siły reakcji strumienia wody wyrzucanej z muszli podczas gwałtownego ściskania jego zaworów.

Ośmiornica

Mątwa

Mątwy, podobnie jak większość głowonogów, poruszają się w wodzie w następujący sposób. Pobiera wodę do jamy skrzelowej przez boczną szczelinę i specjalny lejek znajdujący się przed ciałem, a następnie energicznie wyrzuca przez lejek strumień wody. Mątwa kieruje rurkę lejka na bok lub do tyłu i szybko wyciskając z niej wodę, może się przedostać różne strony.

Salpa to zwierzę morskie o przezroczystym ciele, podczas ruchu otrzymuje wodę przez przedni otwór, a woda wpływa do szerokiej jamy, wewnątrz której skrzela są rozciągnięte po przekątnej. Gdy tylko zwierzę wypije duży łyk wody, otwór się zamyka. Następnie kurczą się mięśnie podłużne i poprzeczne mięśnia sercowego, kurczy się całe ciało, a przez tylny otwór wypychana jest woda. Reakcja uciekającego strumienia popycha salpę do przodu.

Największym zainteresowaniem cieszy się silnik odrzutowy kałamarnicy. Kałamarnica jest największym mieszkańcem bezkręgowców głębiny oceanu. Kałamarnice osiągnęły najwyższą doskonałość w nawigacji odrzutowej. Mają nawet własne ciała formy zewnętrzne kopiuje rakietę (a raczej rakieta kopiuje kałamarnicę, bo ma w tej kwestii niekwestionowane pierwszeństwo). Poruszając się powoli, kałamarnica używa dużej płetwy w kształcie rombu, która okresowo się wygina. Do szybkiego rzucania wykorzystuje silnik odrzutowy. Tkanka mięśniowa - płaszcz otacza ciało mięczaka ze wszystkich stron, objętość jego jamy stanowi prawie połowę objętości ciała kałamarnicy. Zwierzę zasysa wodę do wnętrza jamy płaszcza, po czym gwałtownie wyrzuca strumień wody przez wąską dyszę i cofa się z dużą prędkością. W tym samym czasie wszystkie dziesięć macek kałamarnicy łączy się w węzeł nad jej głową i przybiera opływowy kształt. Dysza wyposażona jest w specjalny zawór, a mięśnie mogą ją obracać, zmieniając kierunek ruchu. Silnik Squida jest bardzo ekonomiczny, rozwija prędkość do 60 - 70 km/h. (Niektórzy badacze uważają, że nawet do 150 km/h!) Nic dziwnego, że kałamarnicę nazywa się „żywą torpedą”. Zginając wiązane macki w prawo, w lewo, w górę lub w dół, kałamarnica obraca się w tym lub innym kierunku. Ponieważ taka kierownica jest bardzo duża w porównaniu do samego zwierzęcia, jej niewielki ruch wystarczy, aby kałamarnica, nawet przy pełnej prędkości, z łatwością uniknęła zderzenia z przeszkodą. Ostry obrót kierownicy - a pływak pędzi w przeciwnym kierunku. Odgiął więc koniec lejka do tyłu i teraz przesuwa głowę do przodu. Pochylił go w prawo, a pchnięcie odrzutowca rzuciło go w lewo. Ale kiedy trzeba szybko popłynąć, lejek zawsze wystaje dokładnie pomiędzy macki, a kałamarnica najpierw rzuca się ogonem, zupełnie jak biegł rak – szybki piechur obdarzony zwinnością wyścigowca.

Jeśli nie ma potrzeby się spieszyć, kalmary i mątwy pływają z falującymi płetwami - miniaturowe fale przepływają po nich od przodu do tyłu, a zwierzę sunie z wdziękiem, od czasu do czasu odpychając się także strumieniem wody wyrzucanym spod płaszcza. Wtedy wyraźnie widać poszczególne wstrząsy, jakie otrzymuje mięczak w momencie erupcji strumieni wodnych. Niektóre głowonogi mogą osiągnąć prędkość do pięćdziesięciu pięciu kilometrów na godzinę. Wydaje się, że nikt nie dokonał bezpośrednich pomiarów, ale można to ocenić na podstawie prędkości i zasięgu lotu latających kałamarnic. I okazuje się, że ośmiornice mają w swojej rodzinie takie talenty! Najlepszym pilotem wśród mięczaków jest kałamarnica Stenoteuthis. Angielscy żeglarze nazywają to latającą kałamarnicą („latająca kałamarnica”). To małe zwierzę wielkości śledzia. Goni ryby z taką szybkością, że często wyskakuje z wody, muskając jej powierzchnię jak strzała. Stosuje tę sztuczkę, aby uratować życie przed drapieżnikami - tuńczykiem i makrelą. Po rozwinięciu maksymalnego ciągu odrzutowego w wodzie kałamarnica pilotująca wzbija się w powietrze i leci nad falami na odległość ponad pięćdziesięciu metrów. Apogeum lotu żywej rakiety znajduje się tak wysoko nad wodą, że latające kałamarnice często lądują na pokładach oceanicznych statków. Cztery do pięciu metrów to nie rekordowa wysokość, na jaką kałamarnice wznoszą się w niebo. Czasami latają jeszcze wyżej.

Angielski badacz mięczaków, dr Rees, opisał w artykuł naukowy kałamarnica (długa zaledwie 16 centymetrów), która po przebyciu znacznej odległości w powietrzu spadła na mostek jachtu, który wzniósł się prawie siedem metrów nad wodę.

Zdarza się, że wiele latających kałamarnic spada na statek w błyszczącej kaskadzie. Starożytny pisarz Trebius Niger opowiedział kiedyś smutną historię o statku, który rzekomo zatonął pod ciężarem latających kałamarnic, które spadły na jego pokład. Kałamarnice mogą wystartować bez przyspieszania.

Ośmiornice też potrafią latać. Francuski przyrodnik Jean Verani widział, jak zwykła ośmiornica przyspieszała w akwarium i nagle wyskakiwała z wody do tyłu. Opisał w powietrzu łuk o długości około pięciu metrów i opadł z powrotem do akwarium. Nabierając prędkości do skoku, ośmiornica poruszała się nie tylko pod wpływem ciągu odrzutowego, ale także wiosłowała mackami.
Workowate ośmiornice pływają oczywiście gorzej niż kalmary, ale w krytycznych momentach potrafią pokazać rekordową klasę najlepszych sprinterów. Pracownicy California Aquarium próbowali sfotografować ośmiornicę atakującą kraba. Ośmiornica rzuciła się na swoją ofiarę z taką prędkością, że film nawet podczas kręcenia z najwyższymi prędkościami zawsze zawierał tłuszcz. Oznacza to, że rzut trwał setne sekundy! Zazwyczaj ośmiornice pływają stosunkowo wolno. Joseph Seinl, który badał migracje ośmiornic, obliczył: ośmiornica wielkości pół metra przepływa przez morze ze średnią prędkością około piętnastu kilometrów na godzinę. Każdy strumień wody wyrzucony z lejka popycha go do przodu (a raczej do tyłu, ponieważ ośmiornica pływa do tyłu) o dwa do dwóch i pół metra.

Ruch odrzutowy można również spotkać w świecie roślin. Na przykład dojrzałe owoce „szalonego ogórka” przy najlżejszym dotknięciu odbijają się od łodygi, a lepki płyn z nasionami zostaje na siłę wyrzucony z powstałego otworu. Sam ogórek odlatuje w przeciwnym kierunku do 12 m.

Znając prawo zachowania pędu, możesz zmieniać własną prędkość ruchu otwarta przestrzeń. Jeśli jesteś na łódce i masz kilka ciężkich kamieni, to rzuć w nie kamieniami pewna strona będziesz poruszać się w przeciwnym kierunku. To samo stanie się w przestrzeni kosmicznej, ale tam używają do tego silników odrzutowych.

Każdy wie, że strzałowi z broni towarzyszy odrzut. Gdyby masa pocisku była równa masie pistoletu, rozpadłyby się z tą samą prędkością. Odrzut występuje, ponieważ wyrzucona masa gazów tworzy siłę reakcji, dzięki której można zapewnić ruch zarówno w powietrzu, jak i w przestrzeni pozbawionej powietrza. A im większa jest masa i prędkość przepływających gazów, tym większą siłę odrzutu odczuwa nasze ramię, tym silniejsza jest reakcja pistoletu, tym większa jest siła reakcji.

Zastosowanie napędu odrzutowego w technologii

Przez wiele stuleci ludzkość marzyła o lotach kosmicznych. Pisarze science fiction proponują różne sposoby osiągnięcia tego celu. W XVII wieku ukazała się opowieść francuskiego pisarza Cyrano de Bergerac o locie na Księżyc. Bohater tej historii dotarł na Księżyc żelaznym wózkiem, po którym nieustannie się przewracał silny magnes. Zafascynowany nim wózek wznosił się coraz wyżej nad Ziemią, aż dotarł na Księżyc. Baron Munchausen powiedział, że wspiął się na Księżyc po łodydze fasoli.

Pod koniec pierwszego tysiąclecia n.e. Chiny wynalazły napęd odrzutowy, który napędzał rakiety – bambusowe rurki wypełnione prochem, służyły także do zabawy. Jeden z pierwszych projektów samochodów dotyczył także silnika odrzutowego i projekt ten należał do Newtona

Autorem pierwszego na świecie projektu samolotu odrzutowego przeznaczonego do lotów załogowych był rosyjski rewolucjonista N.I. Kibalczicz. Został stracony 3 kwietnia 1881 roku za udział w zamachu na cesarza Aleksandra II. Swój projekt rozwijał w więzieniu po skazaniu na śmierć. Kibalchich napisał: „W więzieniu, na kilka dni przed śmiercią, piszę ten projekt. Wierzę w wykonalność mojego pomysłu i ta wiara mnie wspiera w mojej strasznej sytuacji... Ze spokojem podejmę śmierć, wiedząc, że mój pomysł nie umrze razem ze mną.”

Pomysł wykorzystania rakiet do lotów kosmicznych zaproponował na początku tego stulecia rosyjski naukowiec Konstantin Eduardowicz Ciołkowski. W 1903 r. ukazał się drukiem artykuł nauczyciela gimnazjum w Kałudze K.E. Ciołkowskiego „Badanie przestrzeni świata za pomocą instrumentów reaktywnych”. Praca ta zawierała najważniejsze równanie matematyczne dla astronautyki, znane obecnie jako „wzór Ciołkowskiego”, opisujące ruch ciała o zmiennej masie. Następnie opracował projekt silnika rakietowego na paliwo ciekłe, zaproponował projekt rakiety wielostopniowej i wyraził ideę możliwości tworzenia całych miast kosmicznych na niskiej orbicie okołoziemskiej. Pokazał, że jedynym urządzeniem zdolnym pokonać grawitację jest rakieta, czyli tzw. urządzenie z silnikiem odrzutowym wykorzystujące paliwo i utleniacz znajdujący się na samym urządzeniu.

Silnik odrzutowy to silnik, który zamienia energię chemiczną paliwa na energię kinetyczną strumienia gazu, podczas gdy silnik nabywa prędkość w przeciwnym kierunku.

Pomysł K.E. Ciołkowskiego został wdrożony przez radzieckich naukowców pod przewodnictwem akademika Siergieja Pawłowicza Korolowa. Pierwszy w historii sztuczny satelita Ziemi został wystrzelony rakietą w Związku Radzieckim 4 października 1957 r.

Zasada napędu odrzutowego jest szeroko stosowana praktyczne użycie w lotnictwie i astronautyce. W przestrzeni kosmicznej nie ma ośrodka, z którym ciało mogłoby oddziaływać i w ten sposób zmieniać kierunek i wielkość swojej prędkości, dlatego do lotów kosmicznych można używać wyłącznie odrzutowców samoloty, czyli rakiety.

Urządzenie rakietowe

Ruch rakiety opiera się na prawie zachowania pędu. Jeśli w pewnym momencie od rakiety zostanie wyrzucone jakieś ciało, otrzyma ono ten sam impuls, ale skierowany w przeciwnym kierunku

Każda rakieta, niezależnie od jej konstrukcji, zawsze ma powłokę i paliwo z utleniaczem. Powłoka rakiety zawiera ładunek (w w tym przypadku jest to statek kosmiczny), przedziału przyrządów i silnika (komora spalania, pompy itp.).

Główną masą rakiety jest paliwo z utleniaczem (utleniacz jest potrzebny do podtrzymania spalania paliwa, ponieważ w kosmosie nie ma tlenu).

Paliwo i utleniacz dostarczane są do komory spalania za pomocą pomp. Paliwo po spaleniu zamienia się w gaz wysoka temperatura I wysokie ciśnienie. Ze względu na dużą różnicę ciśnień w komorze spalania i w przestrzeni kosmicznej, gazy z komory spalania wypływają silnym strumieniem przez specjalnie ukształtowany kielich zwany dyszą. Zadaniem dyszy jest zwiększenie prędkości strumienia.

Przed wystrzeleniem rakiety jej pęd wynosi zero. W wyniku oddziaływania gazu znajdującego się w komorze spalania i wszystkich innych części rakiety, gaz ulatniający się przez dyszę otrzymuje pewien impuls. Wtedy rakieta jest układem zamkniętym, a jej całkowity pęd po wystrzeleniu musi wynosić zero. Dlatego cała znajdująca się w niej skorupa rakiety otrzymuje impuls równy impulsowi gazu, ale o przeciwnym kierunku.

Najbardziej masywna część rakiety, przeznaczona do wystrzelenia i przyspieszenia całej rakiety, nazywana jest pierwszym stopniem. Kiedy pierwszy masywny stopień rakiety wielostopniowej wyczerpuje wszystkie zapasy paliwa podczas przyspieszania, następuje jego rozdzielenie. Dalsze przyspieszanie kontynuowane jest przez drugi, mniej masywny etap, który dodaje trochę więcej prędkości do prędkości osiągniętej wcześniej za pomocą pierwszego stopnia, a następnie rozdziela się. Trzeci etap zwiększa prędkość do wymaganej wartości i dostarcza ładunek na orbitę.

Pierwszą osobą, która poleciała w przestrzeń kosmiczną, był obywatel Związku Radzieckiego, Jurij Aleksiejewicz Gagarin. 12 kwietnia 1961 Okrążył kulę ziemską na satelicie Wostok.

Radzieckie rakiety jako pierwsze dotarły na Księżyc, okrążyły Księżyc i sfotografowały jego stronę niewidoczną z Ziemi oraz jako pierwsze dotarły do planety Wenus i dostarczyły na jej powierzchnię instrumenty naukowe. W 1986 dwa radzieckie statek kosmiczny Vega 1 i Vega 2 dokładnie zbadały Kometę Halleya, która zbliża się do Słońca raz na 76 lat.

Napęd odrzutowy w przyrodzie i technologii

STRESZCZENIE Z FIZYKI

Napęd odrzutowy- ruch powstający, gdy jakakolwiek jego część zostaje oddzielona od ciała z określoną prędkością.

Siła reakcji występuje bez interakcji z ciałami zewnętrznymi.

Zastosowanie napędu odrzutowego w przyrodzie

Ośmiornica

Mątwa

Największym zainteresowaniem cieszy się silnik odrzutowy kałamarnicy. Kałamarnica jest największym bezkręgowcem zamieszkującym głębiny oceanu. Kałamarnice osiągnęły najwyższą doskonałość w nawigacji odrzutowej. Nawet ich ciało, swoimi zewnętrznymi formami, kopiuje rakietę (a raczej rakieta kopiuje kałamarnicę, ponieważ ma w tej kwestii niekwestionowane pierwszeństwo). Poruszając się powoli, kałamarnica używa dużej płetwy w kształcie rombu, która okresowo się wygina. Do szybkiego rzucania wykorzystuje silnik odrzutowy. Tkanka mięśniowa - płaszcz otacza ciało mięczaka ze wszystkich stron, objętość jego jamy stanowi prawie połowę objętości ciała kałamarnicy. Zwierzę zasysa wodę do wnętrza jamy płaszcza, po czym gwałtownie wyrzuca strumień wody przez wąską dyszę i cofa się z dużą prędkością. W tym samym czasie wszystkie dziesięć macek kałamarnicy łączy się w węzeł nad jej głową i przybiera opływowy kształt. Dysza wyposażona jest w specjalny zawór, a mięśnie mogą ją obracać, zmieniając kierunek ruchu. Silnik Squida jest bardzo ekonomiczny, rozwija prędkość do 60 - 70 km/h. (Niektórzy badacze uważają, że nawet do 150 km/h!) Nic dziwnego, że kałamarnicę nazywa się „żywą torpedą”. Zginając wiązane macki w prawo, w lewo, w górę lub w dół, kałamarnica obraca się w tym lub innym kierunku. Ponieważ taka kierownica jest bardzo duża w porównaniu do samego zwierzęcia, jej niewielki ruch wystarczy, aby kałamarnica, nawet przy pełnej prędkości, z łatwością uniknęła zderzenia z przeszkodą. Ostry obrót kierownicy - a pływak pędzi w przeciwnym kierunku. Odgiął więc koniec lejka do tyłu i teraz przesuwa głowę do przodu. Pochylił go w prawo, a pchnięcie odrzutowca rzuciło go w lewo. Ale kiedy trzeba szybko popłynąć, lejek zawsze wystaje dokładnie pomiędzy macki, a kałamarnica najpierw rzuca się ogonem, zupełnie jak biegł rak – szybki piechur obdarzony zwinnością wyścigowca.

Angielski badacz mięczaków, dr Rees, opisał w artykule naukowym kałamarnicę (długą zaledwie 16 centymetrów), która po przebyciu sporej odległości w powietrzu spadła na mostek jachtu wznoszącego się prawie siedem metrów nad wodę.

Znając prawo zachowania pędu, możesz zmieniać własną prędkość poruszania się po otwartej przestrzeni. Jeśli jesteś na łódce i masz kilka ciężkich kamieni, rzucenie kamieni w określonym kierunku przesunie Cię w przeciwnym kierunku. To samo stanie się w przestrzeni kosmicznej, ale tam używają do tego silników odrzutowych.

Zastosowanie napędu odrzutowego w technologii

Przez wiele stuleci ludzkość marzyła o lotach kosmicznych. Pisarze science fiction proponują różne sposoby osiągnięcia tego celu. W XVII wieku ukazała się opowieść francuskiego pisarza Cyrano de Bergerac o locie na Księżyc. Bohater tej historii dotarł na Księżyc żelaznym wózkiem, na który nieustannie rzucał silny magnes. Zafascynowany nim wózek wznosił się coraz wyżej nad Ziemią, aż dotarł na Księżyc. Baron Munchausen powiedział, że wspiął się na Księżyc po łodydze fasoli.

Silnik odrzutowy to silnik, który zamienia energię chemiczną paliwa na energię kinetyczną strumienia gazu, podczas gdy silnik nabywa prędkość w przeciwnym kierunku.

Zasada napędu odrzutowego znajduje szerokie zastosowanie praktyczne w lotnictwie i astronautyce. W przestrzeni kosmicznej nie ma ośrodka, z którym ciało mogłoby oddziaływać i tym samym zmieniać kierunek i wielkość swojej prędkości, dlatego do lotów kosmicznych można używać wyłącznie samolotów odrzutowych, czyli rakiet.

Urządzenie rakietowe

Ruch rakiety opiera się na prawie zachowania pędu. Jeśli w pewnym momencie od rakiety zostanie wyrzucone jakieś ciało, otrzyma ono ten sam impuls, ale skierowany w przeciwnym kierunku

Każda rakieta, niezależnie od jej konstrukcji, zawsze ma powłokę i paliwo z utleniaczem. Powłoka rakiety obejmuje ładunek (w tym przypadku statek kosmiczny), przedział przyrządów i silnik (komorę spalania, pompy itp.).

Główną masą rakiety jest paliwo z utleniaczem (utleniacz jest potrzebny do podtrzymania spalania paliwa, ponieważ w kosmosie nie ma tlenu).

Paliwo i utleniacz dostarczane są do komory spalania za pomocą pomp. Paliwo po spaleniu zamienia się w gaz o wysokiej temperaturze i wysokim ciśnieniu. Ze względu na dużą różnicę ciśnień w komorze spalania i w przestrzeni kosmicznej, gazy z komory spalania wypływają silnym strumieniem przez specjalnie ukształtowany kielich zwany dyszą. Zadaniem dyszy jest zwiększenie prędkości strumienia.

Pierwszą osobą, która poleciała w przestrzeń kosmiczną, był obywatel Związku Radzieckiego, Jurij Aleksiejewicz Gagarin. 12 kwietnia 1961 Okrążył kulę ziemską na satelicie Wostok.

Radzieckie rakiety jako pierwsze dotarły na Księżyc, okrążyły Księżyc i sfotografowały jego stronę niewidoczną z Ziemi oraz jako pierwsze dotarły do planety Wenus i dostarczyły na jej powierzchnię instrumenty naukowe. W 1986 roku dwie radzieckie sondy kosmiczne Vega 1 i Vega 2 dokładnie zbadały Kometę Halleya, która zbliża się do Słońca raz na 76 lat.

Ministerstwo Edukacji i Nauki Federacji Rosyjskiej
FGOU SPO „Perevozsky Construction College”
Praca pisemna
dyscyplina:
Fizyka
temat: Napęd odrzutowy

Zakończony:
Student
Grupy 1-121
Okuneva Alena
Sprawdzony:
P.L.Vineaminovna

Miasto Perevoz
2011
Treść:

Wprowadzenie: Co to jest napęd odrzutowy……………………………………………………… …..……………………………………..3

Prawo zachowania pędu……………………………………………………………….4

Zastosowanie napędu odrzutowego w przyrodzie………………………..….…....5

Zastosowanie napędu odrzutowego w technologii….…………………...…..….….6

Napęd odrzutowy „Rakieta międzykontynentalna”………..………...…7

Fizyczne podstawy pracy silników odrzutowych

..................... ....................

Klasyfikacja silników odrzutowych i cechy ich zastosowania………………………………………………………………………………….………….…….9

Cechy projektu i wykonania statku powietrznego…..…10

Zakończenie……………………………………………………………………………………….11

Lista referencji……………………………………………………… …..12

"Napęd odrzutowy"
Ruch reaktywny to ruch ciała spowodowany oddzieleniem się od niego jakiejś jego części z określoną prędkością. Ruch strumieniowy opisuje się w oparciu o prawo zachowania pędu.
Napęd odrzutowy, obecnie stosowany w samolotach, rakietach i statkach kosmicznych, jest charakterystyczny dla ośmiornic, kałamarnic, mątwy, meduz - wszystkie bez wyjątku wykorzystują reakcję (odrzut) wyrzucanego strumienia wody do pływania.
Przykłady napędu odrzutowego można znaleźć także w świecie roślin.
W krajach południowych rośnie roślina zwana „szalonym ogórkiem”. Gdy tylko delikatnie dotkniesz dojrzałego owocu, podobnego do ogórka, odbija się on od łodygi, a przez powstały otwór płyn z nasionami wylatuje z owocu niczym fontanna z prędkością do 10 m/s.

Same ogórki odlatują w przeciwnym kierunku. Szalony ogórek (inaczej „pistolet damski”) strzela na odległość ponad 12 m.

„Prawo zachowania pędu”
W układzie zamkniętym suma wektorów impulsów wszystkich ciał wchodzących w skład układu pozostaje stała dla wszelkich oddziaływań ciał tego układu między sobą.
To podstawowe prawo natury nazywa się prawem zachowania pędu. Jest to konsekwencja drugiego i trzeciego prawa Newtona. Rozważmy dwa oddziałujące na siebie ciała, które są częścią układu zamkniętego.
Siły oddziaływania pomiędzy tymi ciałami oznaczamy przez i Zgodnie z trzecim prawem Newtona. Jeśli ciała te oddziałują w czasie t, wówczas impulsy sił oddziaływania są równe co do wielkości i skierowane w przeciwne strony: Zastosujmy drugie prawo Newtona do tych ciał :

Równość ta oznacza, że w wyniku oddziaływania dwóch ciał ich całkowity pęd nie uległ zmianie. Rozważając teraz wszystkie możliwe oddziaływania par ciał wchodzących w skład układu zamkniętego, możemy stwierdzić, że siły wewnętrzne układu zamkniętego nie mogą zmienić jego pędu całkowitego, czyli sumy wektorów pędów wszystkich ciał wchodzących w skład tego układu. Znaczące zmniejszenie masy startowej rakiety można osiągnąć stosującrakiety wielostopniowe, kiedy stopnie rakiety rozdzielają się w miarę spalania paliwa. Z procesu późniejszego przyspieszania rakiety wyłączane są masy kontenerów, w których znajdowało się paliwo, zużyte silniki, układy sterowania itp. To właśnie na drodze tworzenia ekonomicznych rakiet wielostopniowych rozwija się współczesna nauka o rakietach.

„Zastosowanie napędu odrzutowego w przyrodzie”
Z napędu odrzutowego korzysta wiele mięczaków - ośmiornice, kalmary, mątwy. Na przykład mięczak przegrzebek morski porusza się do przodu pod wpływem siły reakcji strumienia wody wyrzucanej z muszli podczas gwałtownego ściskania jego zaworów.

Ośmiornica
Mątwy, podobnie jak większość głowonogów, poruszają się w wodzie w następujący sposób. Pobiera wodę do jamy skrzelowej przez boczną szczelinę i specjalny lejek znajdujący się przed ciałem, a następnie energicznie wyrzuca przez lejek strumień wody. Mątwa kieruje rurkę lejka na bok lub do tyłu i szybko wyciskając z niej wodę, może poruszać się w różnych kierunkach.
Salpa to zwierzę morskie o przezroczystym ciele, podczas ruchu otrzymuje wodę przez przedni otwór, a woda wpływa do szerokiej jamy, wewnątrz której skrzela są rozciągnięte po przekątnej. Gdy tylko zwierzę wypije duży łyk wody, otwór się zamyka. Następnie kurczą się mięśnie podłużne i poprzeczne mięśnia sercowego, kurczy się całe ciało, a przez tylny otwór wypychana jest woda. Reakcja uciekającego strumienia popycha salpę do przodu. Największym zainteresowaniem cieszy się silnik odrzutowy kałamarnicy. Kałamarnica jest największym bezkręgowcem zamieszkującym głębiny oceanu. Kałamarnice osiągnęły najwyższą doskonałość w nawigacji odrzutowej. Nawet ich ciało swoim zewnętrznym kształtem kopiuje rakietę. Znając prawo zachowania pędu, możesz zmieniać własną prędkość poruszania się po otwartej przestrzeni. Jeśli jesteś na łódce i masz kilka ciężkich kamieni, rzucenie kamieni w określonym kierunku przesunie Cię w przeciwnym kierunku. To samo stanie się w przestrzeni kosmicznej, ale tam używają do tego silników odrzutowych.

„Zastosowanie napędu odrzutowego w technologii”
Pod koniec pierwszego tysiąclecia n.e. Chiny wynalazły napęd odrzutowy, który napędzał rakiety – bambusowe rurki wypełnione prochem, służyły także do zabawy. Jeden z pierwszych projektów samochodów dotyczył także silnika odrzutowego i projekt ten należał do Newtona.
Autorem pierwszego na świecie projektu samolotu odrzutowego przeznaczonego do lotów załogowych był rosyjski rewolucjonista N.I. Kibalczicz. Został stracony 3 kwietnia 1881 roku za udział w zamachu na cesarza Aleksandra II. Swój projekt rozwijał w więzieniu po skazaniu na śmierć. Kibalchich napisał: „W więzieniu, na kilka dni przed śmiercią, piszę ten projekt. Wierzę w wykonalność mojego pomysłu i ta wiara mnie wspiera w mojej strasznej sytuacji... Ze spokojem podejmę śmierć, wiedząc, że mój pomysł nie umrze razem ze mną.”
Pomysł wykorzystania rakiet do lotów kosmicznych zaproponował na początku tego stulecia rosyjski naukowiec Konstantin Eduardowicz Ciołkowski. W 1903 r. ukazał się drukiem artykuł nauczyciela gimnazjum w Kałudze K.E. Ciołkowskiego „Badanie przestrzeni świata za pomocą instrumentów reaktywnych”. Praca ta zawierała najważniejsze równanie matematyczne dla astronautyki, znane obecnie jako „wzór Ciołkowskiego”, opisujące ruch ciała o zmiennej masie. Następnie opracował projekt silnika rakietowego na paliwo ciekłe, zaproponował projekt rakiety wielostopniowej i wyraził ideę możliwości tworzenia całych miast kosmicznych na niskiej orbicie okołoziemskiej. Pokazał, że jedynym urządzeniem zdolnym pokonać grawitację jest rakieta, czyli tzw. urządzenie z silnikiem odrzutowym wykorzystujące paliwo i utleniacz znajdujący się na samym urządzeniu. Radzieckie rakiety jako pierwsze dotarły na Księżyc, okrążyły Księżyc i sfotografowały jego stronę niewidoczną z Ziemi oraz jako pierwsze dotarły do planety Wenus i dostarczyły na jej powierzchnię instrumenty naukowe. W 1986 roku dwie radzieckie sondy kosmiczne Vega 1 i Vega 2 dokładnie zbadały Kometę Halleya, która zbliża się do Słońca raz na 76 lat.

Napęd odrzutowy „Rakieta międzykontynentalna”
Ludzkość od zawsze marzyła o podróży w kosmos. Pisarze - pisarze science fiction, naukowcy, marzyciele - proponowali różnorodne środki, aby osiągnąć ten cel. Ale przez wiele stuleci żaden naukowiec ani pisarz science fiction nie był w stanie wynaleźć jedynego dostępnego dla człowieka środka, dzięki któremu można pokonać siłę grawitacji i polecieć w kosmos. K. E. Ciołkowski jest twórcą teorii lotów kosmicznych.
Po raz pierwszy marzenia i aspiracje wielu ludzi przybliżył do rzeczywistości rosyjski naukowiec Konstantin Eduardowicz Ciołkowski (1857–1935), który pokazał, że jedynym urządzeniem zdolnym pokonać grawitację jest rakieta, po raz pierwszy zaprezentował naukowe dowody na możliwość wykorzystania rakiety do lotów w przestrzeń kosmiczną, poza atmosferę ziemską i na inne planety Układu Słonecznego. Tsoilkovsky nazwał rakietę urządzeniem z silnikiem odrzutowym, które wykorzystuje znajdujące się w nim paliwo i utleniacz.
Jak wiadomo z kursu fizyki, strzałowi z broni towarzyszy odrzut. Zgodnie z prawami Newtona kula i pistolet leciałyby w różnych kierunkach z tą samą prędkością, gdyby miały tę samą masę. Wyrzucona masa gazów tworzy siłę reakcji, dzięki której można zapewnić ruch zarówno w powietrzu, jak i w przestrzeni pozbawionej powietrza, a co za tym idzie, następuje odrzut. Im większą siłę odrzutu odczuwa nasze ramię, tym większa jest masa i prędkość wydobywających się gazów, a co za tym idzie, im silniejsza reakcja działa, tym większa siła reakcji. Zjawiska te wyjaśnia zasada zachowania pędu:
wektorowa (geometryczna) suma impulsów ciał tworzących układ zamknięty pozostaje stała dla wszelkich ruchów i interakcji ciał układu.
Przedstawiony wzór Ciołkowskiego jest podstawą, na której opierają się całe obliczenia współczesnych rakiet. Liczba Ciołkowskiego to stosunek masy paliwa do masy rakiety na koniec pracy silnika – do masy pustej rakiety.
Ustaliliśmy zatem, że maksymalna osiągalna prędkość rakiety zależy przede wszystkim od prędkości wypływu gazu z dyszy. Z kolei natężenie przepływu gazów z dyszy zależy od rodzaju paliwa i temperatury strumienia gazu. Oznacza to, że im wyższa temperatura, tym większa prędkość. Następnie, aby uzyskać prawdziwą rakietę, należy wybrać najbardziej wysokokaloryczne paliwo, które wytwarza największą ilość ciepła. Ze wzoru wynika, że prędkość rakiety zależy między innymi od masy początkowej i końcowej rakiety, od tego, jaka część jej masy stanowi paliwo, a jaka część jest bezużyteczna (z punktu widzenia prędkości lotu) konstrukcje: korpus, mechanizmy itp. d.
Główny wniosek płynący ze wzoru Ciołkowskiego na określenie prędkości rakiety kosmicznej jest taki, że w przestrzeni pozbawionej powietrza rakieta będzie się rozwijać, im większa prędkość, tym większa prędkość wypływu gazu i im większa liczba Ciołkowskiego.

„Fizyczne podstawy pracy silnika odrzutowego”
Nowoczesne, mocne silniki odrzutowe różnych typów opierają się na zasadzie reakcji bezpośredniej, tj. zasada wytwarzania siły napędowej (lub ciągu) w postaci reakcji (odrzutu) strumienia „substancji roboczej” wypływającej z silnika, zwykle gorących gazów. We wszystkich silnikach zachodzą dwa procesy konwersji energii. W pierwszej kolejności energia chemiczna paliwa zamieniana jest na energię cieplną produktów spalania, a następnie energia cieplna wykorzystywana jest do wykonania pracy mechanicznej. Do takich silników zaliczają się silniki tłokowe samochodów, lokomotywy spalinowe, turbiny parowe i gazowe elektrowni itp. Po wygenerowaniu w silniku cieplnym gorących gazów zawierających dużą ilość energii cieplnej, energia ta musi zostać zamieniona na energię mechaniczną. Przecież silniki służą do wykonywania pracy mechanicznej, do „poruszania” czegoś, wprawiania w ruch, nieważne, czy jest to dynamo, jeśli poprosimy o uzupełnienie rysunkami elektrowni, lokomotywy spalinowej, samochodu lub samolot. Aby energia cieplna gazów zamieniła się w energię mechaniczną, ich objętość musi wzrosnąć. Przy takiej ekspansji gazy wykonują pracę, która pochłania ich energię wewnętrzną i cieplną.
Dysza strumieniowa może mieć różne kształty, a ponadto różne konstrukcje w zależności od rodzaju silnika. Najważniejsze jest prędkość, z jaką gazy wypływają z silnika. Jeżeli ta prędkość wypływu nie przekracza prędkości, z jaką fale dźwiękowe rozchodzą się w wypływających gazach, wówczas dysza jest prostym, cylindrycznym lub stożkowym odcinkiem rury. Jeżeli prędkość wypływu powinna przekraczać prędkość dźwięku, wówczas dysza ma kształt rozszerzającej się rury lub najpierw zwężającej się, a następnie rozszerzającej (dysza Lavla). Tylko w rurze o takim kształcie, jak pokazuje teoria i doświadczenie, gaz może zostać rozpędzony do prędkości ponaddźwiękowych i przekroczyć „barierę dźwięku”.

„Klasyfikacja silników odrzutowych i cechy ich zastosowania”
Jednak z tego potężnego pnia, zasady bezpośredniej reakcji, zrodziła się ogromna korona „drzewa genealogicznego” rodziny silników odrzutowych. Aby zapoznać się z głównymi gałęziami korony, zwieńczającymi „pień” bezpośredniej reakcji. Wkrótce, jak widać na zdjęciu (patrz poniżej), pień ten zostanie podzielony na dwie części, jakby przecięty uderzeniem pioruna. Obydwa nowe pnie są równie ozdobione potężnymi koronami. Podział ten nastąpił, ponieważ wszystkie „chemiczne” silniki odrzutowe dzielą się na dwie klasy w zależności od tego, czy do swojej pracy wykorzystują powietrze otoczenia, czy nie.
W silniku bezkompresorowym innego typu, o przepływie bezpośrednim, nie ma nawet tej siatki zaworowej, a ciśnienie w komorze spalania wzrasta w wyniku ciśnienia dużych prędkości, tj. hamowanie nadchodzącego strumienia powietrza wchodzącego do silnika w locie. Oczywiste jest, że taki silnik jest w stanie pracować tylko wtedy, gdy samolot leci już z odpowiednio dużą prędkością, a na postoju nie będzie rozwijał ciągu. Jednak przy bardzo dużej prędkości, 4-5 razy większej niż prędkość dźwięku, silnik strumieniowy rozwija bardzo duży ciąg i zużywa mniej paliwa niż jakikolwiek inny „chemiczny” silnik odrzutowy w tych warunkach. Dlatego silniki strumieniowe.
itp.................

WYKONAŁEM PRACĘ:

STUDENT 10 kl

SADOW DMITRY

Napęd odrzutowy- ruch powstający, gdy jakakolwiek jego część zostaje oddzielona od ciała z określoną prędkością.

Siła reakcji występuje bez interakcji z ciałami zewnętrznymi.

Zastosowanie napędu odrzutowego w technologii

Pomysł wykorzystania rakiet do lotów kosmicznych zaproponował na początku tego stulecia rosyjski naukowiec Konstantin Eduardowicz Ciołkowski. W 1903 r. ukazał się drukiem artykuł nauczyciela gimnazjum w Kałudze pt. „Badanie przestrzeni świata za pomocą instrumentów odrzutowych”. Praca ta zawierała najważniejsze równanie matematyczne dla astronautyki, znane obecnie jako „wzór Ciołkowskiego”, opisujące ruch ciała o zmiennej masie. Następnie opracował projekt silnika rakietowego na paliwo ciekłe, zaproponował projekt rakiety wielostopniowej i wyraził ideę możliwości tworzenia całych miast kosmicznych na niskiej orbicie okołoziemskiej. Pokazał, że jedynym urządzeniem zdolnym pokonać grawitację jest rakieta, czyli urządzenie z silnikiem odrzutowym, które wykorzystuje paliwo i utleniacz znajdujący się na samym urządzeniu.

Silnik odrzutowy to silnik, który zamienia energię chemiczną paliwa na energię kinetyczną strumienia gazu, podczas gdy silnik nabywa prędkość w przeciwnym kierunku.

Pomysł wdrożyli radzieccy naukowcy pod przewodnictwem akademika Siergieja Pawłowicza Korolewa. Pierwszy w historii sztuczny satelita Ziemi został wystrzelony rakietą w Związku Radzieckim 4 października 1957 r.

Urządzenie rakietowe

Ruch rakiety opiera się na prawie zachowania pędu. Jeśli w pewnym momencie od rakiety zostanie wyrzucone jakieś ciało, otrzyma ono ten sam impuls, ale skierowany w przeciwnym kierunku

https://pandia.ru/text/80/073/images/image004_6.jpg" szerokość="172 wysokość=184" wysokość="184">

Ośmiornica

Mątwa

Meduza

Slajd 2

Zastosowanie napędu odrzutowego w przyrodzie

Wielu z nas w swoim życiu spotkało meduzy podczas kąpieli w morzu. Niewiele osób jednak sądziło, że meduzy również do poruszania się wykorzystują napęd odrzutowy. Często wydajność morskich bezkręgowców przy zastosowaniu napędu odrzutowego jest znacznie wyższa niż w przypadku wynalazków technologicznych.

Slajd 3

Z napędu odrzutowego korzysta wiele mięczaków - ośmiornice, kalmary, mątwy.

Slajd 4

Mątwa

Slajd 5

Kałamarnica

Kałamarnice osiągnęły najwyższą doskonałość w nawigacji odrzutowej. Nawet ich ciało, swoimi zewnętrznymi formami, kopiuje rakietę (a raczej rakieta kopiuje kałamarnicę, ponieważ ma w tej kwestii niekwestionowane pierwszeństwo)

Slajd 6

Kałamarnica jest największym bezkręgowcem zamieszkującym głębiny oceanu. Porusza się na zasadzie napędu odrzutowego, pochłaniając wodę, a następnie przepychając ją z ogromną siłą przez specjalny otwór – „lejek”, a przy dużej prędkości (ok. 70 km/h) pcha do tyłu. W tym samym czasie wszystkie dziesięć macek kałamarnicy zwija się w węzeł nad jej głową i przybiera opływowy kształt.

Slajd 7

Latająca kałamarnica

To małe zwierzę wielkości śledzia. Goni ryby z taką szybkością, że często wyskakuje z wody, muskając jej powierzchnię jak strzała. Po rozwinięciu maksymalnego ciągu odrzutowego w wodzie kałamarnica pilotująca wzbija się w powietrze i leci nad falami na odległość ponad pięćdziesięciu metrów. Apogeum lotu żywej rakiety znajduje się tak wysoko nad wodą, że latające kałamarnice często lądują na pokładach oceanicznych statków. Cztery do pięciu metrów to nie rekordowa wysokość, na jaką kałamarnice wznoszą się w niebo. Czasami latają jeszcze wyżej.

Slajd 8