Реактивно движение в техника и природа - примери

За повечето хора терминът "реактивно движение" е представен под формата на съвременен напредък в науката и технологиите, особено в областта на физиката. Jet задвижване в технологията той е свързан с много космически кораби, сателити и реактивни самолети. Оказва се, че феноменът на реактивното задвижване е съществувал много по-рано от самия човек и независимо от него. Хората само успяха да разберат, използват и развият това, което е обект на законите на природата и вселената.

Какво е реактивно задвижване?

На английски, думата "струя" звучи като "джет". Под него се разбира движението на тялото, което се формира в процеса на разделяне на части от нея с определена скорост. Има сила, която движи тялото в противоположната посока от посоката на движение, отделяйки част от нея. Всеки път, когато материята се изважда от обекта и обектът се движи в обратна посока, се наблюдава реактивно движение. За да вдигнат предмети във въздуха, инженерите трябва да проектират мощна струйна инсталация. Освобождавайки потоци от пламък, ракетните двигатели го издигат в орбита на Земята. Понякога ракети изстрелват спътници и космически сонди.

Що се отнася до самолетите и военните самолети, принципът на тяхната работа донякъде напомня за излитане на ракета: физическото тяло реагира на мощна струя газ, изхвърлена, в резултат на което тя се движи в обратна посока. Това е основният принцип на експлоатация на реактивни самолети.

Законите на Нютон в движението на струята

Инженерите основават дизайна си на принципите на създаването на Вселената, описани подробно в творбите на видния британски учен Исак Нютон, живял в края на 17 век. Законите на Нютон описват механизмите на гравитацията и ни казват какво се случва, когато обектите се движат. Те особено ясно обясняват движението на тела в пространството.

Вторият закон на Нютон определя, че силата на движещия се обект зависи от това колко материя съдържа, с други думи, неговата маса и промени в скоростта на движение (ускорение). Така че, за да създадете мощна ракета, е необходимо тя постоянно да освобождава голямо количество енергия с висока скорост. Третият закон на Нютон казва, че за всяко действие ще има еднаква сила, но обратната реакция е опозиция. Jet двигатели в природата и технологията се подчиняват на тези закони. В случай на ракета, силата на действие е материя, която излиза от изпускателната тръба. Опозицията е да избута ракетата напред. Това е силата на емисиите от нея избутва ракета. В космоса, където ракетата няма почти никакво тегло, дори лек натиск от ракетните двигатели може да накара голям кораб да излети бързо напред.

Техника, използваща реактивно задвижване

Физиката на реактивното движение е, че ускорението или забавянето на тялото протича без влиянието на околните тела. Процесът настъпва поради отделянето на част от системата.

Примери за реактивно задвижване в технологията са:

1. явлението на откат от изстрела;
2. експлозии;
3. катастрофи по време на произшествия;
4. откат при използване на мощен пистолет;
5. лодката с реактивен двигател;
6. реактивен самолет и ракета.

Телата създават затворена система, ако взаимодействат един с друг. Такова взаимодействие може да доведе до промяна в механичното състояние на органите, формиращи системата.

Какъв е ефектът от закона за запазване на инерцията?

За първи път този закон беше обявен от френския философ и физик Р. Декарт. Когато две или повече тела взаимодействат, между тях се образува затворена система. Когато се движите, всяко тяло има свой собствен импулс. Това е масата на тялото, умножена по скоростта. Общият импулс на системата е равен на векторната сума на импулсите на телата в нея. Импулсът на някое от телата вътре в системата се променя поради взаимното им влияние. Общият импулс на тела в затворена система остава непроменен по време на различни движения и взаимодействия на тела. Това е законът за запазване на инерцията.

Примери за действие на този закон са всякакви сблъсъци на тела (билярдни топки, автомобили, елементарни частици), както и прекъсвания на тялото и стрелба. Когато се стреля с оръжие, се появява откат: снарядът се втурва напред, а оръжието се отдръпва назад. Защо се случва това? Куршумът и оръжието образуват помежду си затворена система, в която действа законът за запазване на инерцията. Когато стреляте, импулсите на самото оръжие и куршумът се променят. Но тоталният импулс на оръжието и куршума в него преди изстрела ще бъде равен на общия импулс на разгънатото оръжие и стреляния куршум след стрелбата. Ако куршумът и пистолетът имаха една и съща маса, те щяха да се разделят в противоположни посоки със същата скорост.

Законът за запазване на инерцията има широко практическо приложение. Тя ви позволява да обясните реактивното задвижване, поради което се постигат най-високите скорости.

Реактивно движение във физиката

Най-забележителният пример на закона за запазване на инерцията е движението на струята, извършвано от ракета. Най-важната част на двигателя е горивната камера. В една от стените му е разположена реактивна дюза, адаптирана за освобождаване на газа, който възниква при изгаряне на гориво. Под действието на висока температура и налягане газ при висока скорост излиза от дюзата на двигателя. Преди изстрелването на ракетата, нейната инерция спрямо Земята е нула. В момента на изстрелването ракетата получава и импулс, който е равен на импулса на газа, но обратен в посока.

Пример за физиката на реактивното задвижване може да се види навсякъде. По време на рожден ден, балон може да се превърне в ракета. По какъв начин? Надуйте балона като затегнете отворения отвор, така че въздухът да не излезе от него. Сега го пуснете. Балонът с голяма скорост ще се движи из стаята, задвижван от въздуха, излитащ от него.

История на реактивното задвижване

Историята на реактивните двигатели започва още през 120 г. пр. Хр., Когато чапла на Александрия проектира първия реактивен двигател, еолипил. Водата се излива в метална топка, която се нагрява от огън. Парата, която излиза от тази топка, я върти. Това устройство показва реактивно задвижване. Свещениците на Gerona двигатели успешно се използват за отваряне и затваряне на вратите на храма. Модификация на еолипил - Segner колело, което се използва ефективно в наше време за напояване на земеделска земя. През 16-ти век, Jovani Branca въвежда първата в света парна турбина, която работи на принципа на реактивното задвижване. Исак Нютон предложи една от първите проекти за парна кола.

Първите опити за използване на реактивни двигатели в технологията за придвижване по земята принадлежат към 15-17 век. Преди 1000 години китайците имаха ракети, използвани като военни оръжия. Например, през 1232 г., според хрониката, във войната с монголите, те използвали стрели, снабдени с ракети.

Първите опити за изграждане на реактивен самолет започнаха през 1910 година. За основа е взето ракетното изследване на минали векове, където е описано подробно за използването на прахови ускорители, които могат значително да намалят доизгарянето и излитащата дължина. Главният дизайнер беше румънският инженер Хенри Коанда, който построи самолет на базата на бутален двигател. Пионерът на реактивното задвижване в техниката с право може да се нарече инженер от Англия - Франк Уитъл, който предложи първите идеи за създаването на реактивен двигател и получи своя патент за тях в края на XIX век.

Първи реактивни двигатели

За първи път развитието на реактивен двигател в Русия започна в началото на 20 век. Теорията за движението на струйни апарати и ракетни технологии, способни да развият свръхзвукова скорост, е издигната от известния руски учен К. Е. Циолковски. Талантливият дизайнер А. М. Люлка успя да оживи тази идея. Именно той създаде проекта на първия в Съветския съюз реактивен самолет, работещ с помощта на реактивна турбина. Първите реактивни самолети са създадени от немски инженери. Създаване на проекти и производство се извършва тайно в маскирани фабрики. Хитлер, с идеята си да стане световен владетел, свързва най-добрите немски дизайнери да произвеждат най-мощните оръжия, включително високоскоростни самолети. Най-успешният от тях е първият немски реактивен самолет Messerschmitt-262. това самолет Той станал първият в света, който успешно издържал всички тестове, свободно излизал във въздуха и след това започнал да се произвежда масово.

Въздухоплавателното средство има следните характеристики:

• Устройството имаше два турбореактивни двигателя.
• Радарът се намираше в носа.
• Максималната скорост на самолета достигна 900 km / h.

Благодарение на всички тези показатели и конструктивни особености, първият реактивен самолет на Messerschmitt-262 беше страхотно оръжие в борбата срещу други самолети.

Прототипи на съвременни самолети

В следвоенния период руските дизайнери създадоха реактивни самолети, които по-късно станаха прототипи на модерни авиокомпании.

I-250, по-известен като легендарния МиГ-13, е боецът, върху който е работил А. И. Микоян. Първият полет е направен през пролетта на 1945 г. По това време изтребителят показа рекордна скорост, достигаща 820 км / ч. Бяха стартирани реактивните самолети МиГ-9 и Як-15.

През април 1945 г. за първи път в небето се издига Сухой Су-5, който се издигаше и летеше вследствие на въздушно-струен мотор-компресор и бутален двигател, разположен в опашката на конструкцията.

След края на войната и предаването на фашистка Германия, Съветският съюз взе германските самолети с JUMO-004 и BMW-003 като трофеи.

Първи световен прототип

Не само германски и съветски дизайнери бяха ангажирани в разработването, тестването на нови самолети и тяхното производство. Инженерите от САЩ, Италия, Япония и Обединеното кралство също са създали доста успешни проекти, използвайки реактивно задвижване в машиностроенето. Сред първите разработки с различни типове двигатели са:

• Не-178 - немска самолетна турбореактивна електроцентрала, вдигната във въздуха през август 1939 година.
• GlosterE. 28/39 - самолет, първоначално от Великобритания, с турбореактивен двигател, за първи път полетя в небето през 1941 година.
• Not-176 - боец, създаден в Германия с помощта на ракетни двигатели, направи първия си полет през юли 1939 година.
• BI-2 - първият съветски самолет, който бе задействан от ракетна централа.
• CampiniN.1 - един реактивен самолет, създаден в Италия, който стана първият опит на италиански дизайнери да се отдалечат от буталния колега.
• Yokosuka MXY7 Ohka (“Oka”) с двигател Tsu-11 е японски изтребител-бомбардировач, т.нар. Еднократен самолет с камикадзе пилот на борда.

Използването на реактивно задвижване даде силен тласък на бързото създаване на следните реактивни самолети и по-нататъшното развитие на военни и граждански самолети.

1. GlosterMeteor - изтребителят с въздушна струя, направен в Обединеното кралство през 1943 г., изиграва важна роля във Втората световна война и след завършването си изпълнява задачата на германските ракети V-1.
2. LockheedF-80 е реактивен самолет, произведен в САЩ, използващ мотор тип AllisonJ. Тези самолети неведнъж са участвали в японско-корейската война.
3. B-45 Tornado е прототип на съвременни американски бомбардировачи B-52, създадени през 1947 година.
4. МиГ-15 - последовател на признатия изтребител МиГ-9, който участва активно във военния конфликт в Корея, е произведен през декември 1947 година.
5. Ту-144 е първият съветски свръхзвуков самолет с въздушна струя.

Модерни апарати

Всяка година авиокомпаниите се подобряват, защото дизайнерите от цял ​​свят работят за създаването на превозни средства от ново поколение, способни да летят със звук и при свръхзвукови скорости. Сега има лайнери, които могат да приемат голям брой пътници и товари, с огромни размери и невъобразима скорост от над 3000 км / ч, военни самолети, оборудвани с модерни бойни съоръжения.

Но сред това разнообразие има няколко дизайна на джойстици:

1. Airbus A380 е най-голямото устройство, което може да приеме 853 пътници на борда, което е снабдено с двуетажна конструкция. Той е и един от най-луксозните и скъпи самолети на нашето време. Най-големият пътнически лайнер във въздуха.
2. Boeing 747 - повече от 35 години се счита за най-просторния двуетажен лайнер и може да превозва 524 пътници.
3. Ан-225 "Мрия" - товарен самолет, който може да се похвали с товароподемност от 250 тона.
4. LockheedSR-71 е реактивен самолет, който достига скорост от 3529 км / ч по време на полета.

Авиационните изследвания не стоят на място, защото самолетите са в основата на бързо развиващата се модерна авиация. Сега се проектират няколко западни и руски пътнически, пътнически, безпилотни самолети с реактивни двигатели, чието пускане е планирано за следващите няколко години.

Руските иновативни разработки на бъдещето включват изтребителя от 5-то поколение PAK FA - T-50, чиито първи копия ще отидат при войниците, както се твърди в края на 2017 г. или началото на 2018 г., след тестване на нов реактивен двигател.

Природата е пример за реактивно задвижване.

Реактивният принцип на движение първоначално беше предложен от самата природа. Неговото действие се използва от някои ларви. видове стрекони, медузи, много мекотели - морски миди, сепия, октопод, калмари. Те прилагат един вид "отблъскващ принцип". Караките привличат вода и го изхвърлят толкова бързо, че сами по себе си правят скок напред. Калмарите, използвайки този метод, могат да достигнат скорости до 70 километра в час. Ето защо този метод на транспортиране позволява да се наричат ​​калмари "биологични ракети". Инженерите вече са изобретили двигателя, който работи на принципа на движението на калмари. Един пример за използване на реактивно задвижване в природата и технологията е струя.

Това е устройство, което осигурява движение чрез силата на водата, изпускана под силно налягане. В устройството водата се изпомпва в камерата и след това се изпуска от нея през дюза, а съдът се движи в посока, обратна на изпускането на струята. Водата се вкарва с двигател, работещ с дизел или бензин.

Примери за реактивно задвижване ни предлагат и растителният свят. Сред тях са видове, които използват такова движение за разпространение на семена, например, неистов краставица. Само външно това растение е като обикновените краставици за нас. И характерната „лудост“, която получи, заради странния метод на възпроизвеждане. Зреенето на плодовете отскача от стъблото. В резултат на това се отваря дупка, през която краставицата издъхва с вещество, съдържащо семена, подходящи за покълване, използвайки реактивност. А краставицата в същото време отскача до дванадесет метра в посока, обратна на изстрела.

Проявата в природата и техниката на реактивното задвижване е обект на същите закони на Вселената. Човечеството все повече използва тези закони, за да постигне целите си не само в атмосферата на Земята, но и в необятното пространство, а реактивният двигател е ярък пример.