Reaktivno gibanje v inženirstvu in naravi - primeri

Za večino ljudi je izraz "reaktivno gibanje" predstavljen v obliki sodobnega napredka v znanosti in tehnologiji, zlasti na področju fizike. Močni pogon v tehnologiji jih veliko povezujejo vesoljska plovila, sateliti in reaktivna letala. Izkazalo se je, da je fenomen jetnega pogona obstajal veliko prej kot sam človek in neodvisno od njega. Ljudje so le razumeli, uporabljali in razvijali, kar je podvrženo zakonitostim narave in vesolja.

Kaj je reaktivni pogon?

V angleščini beseda "jet" zveni kot "jet". S tem je mišljeno gibanje telesa, ki se oblikuje v procesu ločevanja delov od njega z določeno hitrostjo. Obstaja sila, ki premika telo v nasprotno smer od smeri gibanja, ločuje del od njega. Vsakič, ko se predmet izvleče iz predmeta in se objekt premakne v nasprotno smer, se opazuje reaktivno gibanje. Da bi dvignili predmete v zrak, morajo inženirji oblikovati zmogljivo instalacijo za curke. Izpustijo plamene tokove, raketni motorji ga dvignejo v zemeljsko orbito. Včasih rakete lansirajo satelite in vesoljske sonde.

Kar zadeva letala in vojaška letala, načelo njihovega dela nekoliko spominja na raketno vzletanje: fizično telo reagira na močan curek plina, ki se izloči, zaradi česar se premika v nasprotni smeri. To je osnovno načelo delovanja reaktivnih letal.

Newtonovi zakoni v gibanju

Inženirji svoje zasnove temeljijo na načelih ustvarjanja vesolja, ki so bili prvič podrobno opisani v delih uglednega britanskega znanstvenika Isaaca Newtona, ki je živel konec 17. stoletja. Newtonovi zakoni opisujejo mehanizme gravitacije in nam povejo, kaj se zgodi, ko se predmeti premikajo. Še posebej jasno razlagajo gibanje teles v prostoru.

Newtonov drugi zakon določa, da je moč premikajočega se predmeta odvisna od tega, koliko snovi vsebuje, z drugimi besedami, njene mase in spremembe hitrosti gibanja (pospešek). Torej, za ustvarjanje močne rakete, je potrebno, da nenehno sprosti veliko količino energije visoke hitrosti. Newtonov tretji zakon pravi, da bo za vsako dejanje enaka moč, nasprotna reakcija pa je nasprotje. Reaktivni motorji v naravi in ​​tehnologiji spoštovati te zakone. V primeru rakete je sila delovanja snov, ki izstopa iz izpušne cevi. Opozicija je, da raketo potisne naprej. To je moč emisij iz nje potisne raketo. V vesolju, kjer raketa nima skoraj nobene teže, lahko celo rahlo potisnite raketne motorje, da lahko velika ladja hitro napreduje.

Tehnika z uporabo reaktivnega pogona

Fizika reaktivnega gibanja je, da se pospešek ali upočasnitev telesa zgodi brez vpliva okoliških teles. Postopek se zgodi zaradi ločevanja dela sistema.

Primeri curka v tehnologiji so:

1. pojav odboja od strelca;
2. eksplozije;
3. nesreče med nesrečami;
4. odpor pri uporabi močne pištole;
5. čoln z reaktivnim motorjem;
6. reaktivna letala in raketa.

Tela ustvarijo zaprt sistem, če medsebojno delujejo. Takšna interakcija lahko povzroči spremembo mehanskega stanja teles, ki tvorijo sistem.

Kakšen je učinek zakona ohranjanja zagona?

Ta zakon je prvič napovedal francoski filozof in fizik R. Descartes. Ko medsebojno delujeta dve ali več teles, se med njimi oblikuje zaprt sistem. Pri premikanju ima vsako telo svoj impulz. To je telesna masa, pomnožena s hitrostjo. Celotni impulz sistema je enak vektorski vsoti impulzov teles v njem. Impulz katerega koli telesa znotraj sistema se spreminja zaradi njihovega medsebojnega vpliva. Skupni impulz teles v zaprtem sistemu ostaja nespremenjen med različnimi gibanji in interakcijami teles. To je zakon ohranjanja zagona.

Primeri delovanja tega zakona so kakršni koli trki teles (biljardne krogle, avtomobili, osnovni delci), pa tudi odmori telesa in streljanje. Ko je orožje izstreljeno, pride do odboja: projektil se pomakne naprej, orožje pa se potisne nazaj. Zakaj se to dogaja? Krogla in orožje med seboj tvorita zaprt sistem, v katerem deluje zakon ohranjanja zagona. Pri streljanju se spremenijo impulzi orožja in krogla. Toda popolni impulz orožja in krogla pred njim bo enaka skupnemu impulzu odcepljenega orožja in izstreljenega metka po streljanju. Če bi imela krogla in pištola enako maso, bi z isto hitrostjo odleteli v nasprotnih smereh.

Zakon ohranjanja gibanja ima široko praktično uporabo. To vam omogoča, da pojasnite pogonski pogon, zaradi katerega dosežete najvišje hitrosti.

Reaktivni gib v fiziki

Najbolj presenetljiv primer zakona ohranjanja momenta je gibanje curka, ki ga izvaja raketa. Najpomembnejši del motorja je zgorevalna komora. V eni od njenih sten je brizgalna šoba, prilagojena za sproščanje plina, ki se pojavi pri gorenju goriva. Pod delovanjem visoke temperature in tlaka plin pri visoki hitrosti iz šobe motorja. Pred zagonom rakete je njegov zagon glede na Zemljo nič. V času lansiranja raketa prejme tudi impulz, ki je enak plinskemu impulzu, vendar nasprotno v smeri.

Primer fizike vodnega pogona je mogoče videti povsod. Med rojstnodnevno zabavo lahko balon postane raketa. Na kakšen način? Napihnite balon z vpetjem odprte luknje, tako da zrak ne uide iz njega. Zdaj ga pustite. Balon z veliko hitrostjo se bo vozil po sobi, ki ga poganja zrak, ki pluje iz njega.

Zgodovina reaktivnega pogona

Zgodovina reaktivnih motorjev se je začela že leta 120 pr. N. Št., Ko je čaplja iz Aleksandrije oblikovala prvi reaktivni motor, eolipil. Voda se vlije v kovinsko kroglo, ki se ogreva z ognjem. Para, ki uide iz te krogle, jo vrti. Ta naprava prikazuje pogon s curkom. Duhovniki geronskih motorjev so se uspešno uporabljali za odpiranje in zapiranje vrat templja. Sprememba eolipila - Segnerjevo kolo, ki se učinkovito uporablja v našem času za namakanje kmetijskih zemljišč. V 16. stoletju je Jovani Branca svetu predstavil prvo parno turbino, ki je delovala na principu reaktivnega pogona. Isaac Newton predlagala enega od prvih projektov parnih avtomobilov.

Prvi poskusi uporabe reaktivnega pogona v tehnologiji za premikanje po zemlji pripadajo 15–17 stoletjem. Pred 1000 leti so Kitajci imeli rakete, ki so bile uporabljene kot vojaško orožje. Na primer, leta 1232, v skladu s kroniko, v vojni z Mongoli, so uporabili puščice, opremljene z raketami.

Prvi poskusi izgradnje letala so se začeli leta 1910. Za osnovo je bila uporabljena raketna raziskava preteklih stoletij, kjer je bilo podrobno opisano, kako se uporabljajo prašni pospeševalniki, ki lahko znatno zmanjšajo naknadno zgorevalno in vzletno dolžino. Glavni oblikovalec je bil romunski inženir Henri Coanda, ki je zgradil letalo na podlagi batnega motorja. Pionirja jet-pogona v tehniki lahko upravičeno imenujemo inženir iz Anglije - Frank Whitle, ki je predlagal prve ideje o ustvarjanju reaktivnega motorja in prejel njegov patent za njih konec XIX. Stoletja.

Prvi reaktivni motorji

Prvič se je razvoj motorja v Rusiji začel v začetku 20. stoletja. Teorijo o gibanju reaktivnih aparatov in raketne tehnologije, ki lahko razvije nadzvočno hitrost, je predstavil znani ruski znanstvenik K. E. Tsiolkovsky. Nadarjena oblikovalka A. M. Lyulka je to idejo uresničila. On je bil tisti, ki je ustvaril projekt prvega v ZSSR letala, ki je delovalo s pomočjo reaktivne turbine. Prva reaktivna letala so ustvarili nemški inženirji. Izdelava projektov in proizvodnje je potekala skrivaj v prikritih tovarnah. Hitler je s svojo idejo, da postane svetovni vladar, povezal najboljše nemške oblikovalce, da bi proizvedel najmočnejše orožje, vključno z visokohitrostnimi zrakoplovi. Najuspešnejši od teh je bil prvi nemški jet letalo Messerschmitt-262. To letala Postal je prvi na svetu, ki je uspešno preživel vsa preizkušanja, prosto vzel v zrak in po tem začel množično proizvodnjo

Letalo je imelo naslednje značilnosti:

• Naprava je imela dva turboreaktivna motorja.
• Radar se je nahajal v loku.
• Največja hitrost letala je dosegla 900 km / h.

Zahvaljujoč vsem tem indikatorjem in oblikovnim značilnostim, je bilo prvo letalo z Messerschmitt-262 mogočno orožje v boju proti drugim zrakoplovom.

Prototipi sodobnih letal

V povojnem obdobju so ruski oblikovalci ustvarili reaktivna letala, ki so kasneje postala prototipi sodobnih letal.

I-250, bolj znan kot legendarni MiG-13, je borec, na katerem je delal AI Mikoyan. Prvi let je bil izveden spomladi leta 1945, takrat je letalo izkazalo rekordno hitrost, ki je dosegla 820 km / h. Izstrelili smo reaktivna letala MiG-9 in Jak-15.

Aprila 1945 je prvič Sukho - Su-5 poletel v nebo, se dvignil in letel zaradi zračnega motornega kompresorja in batnega motorja, ki se je nahajal v repnem delu konstrukcije.

Po koncu vojne in predaji fašistične Nemčije je Sovjetska zveza kot trofeje vzela nemške letal z JUMO-004 in BMW-003.

Prvi svetovni prototipi

Ne samo nemški in sovjetski oblikovalci so se ukvarjali z razvojem, preizkušanjem novih letal in njihovo proizvodnjo. Inženirji ZDA, Italije, Japonske in Združenega kraljestva so prav tako ustvarili kar nekaj uspešnih projektov, ki uporabljajo inženirski pogon. Med prvimi razvojnimi dosežki z različnimi tipi motorjev so:

• Ne-178 - nemška turboreaktivna letalska elektrarna, dvignjena v zrak avgusta 1939.
• GlosterE. 28/39 - letalo, prvotno iz Združenega kraljestva, s turboreaktivnim motorjem, je leta 1941 prvič letelo v nebo.
• Not-176 - borec, ustvarjen v Nemčiji z raketnim motorjem, je prvi let opravil julija 1939.
• BI-2 - prvi sovjetski zrakoplov, ki ga je sprožila raketna elektrarna.
• CampiniN.1 - letalo, ustvarjeno v Italiji, ki je postal prvi poskus italijanskih oblikovalcev, da se odmaknejo od bata.
• Yokosuka MXY7 Ohka ("Oka") z motorjem Tsu-11 je japonski borec-bombnik, tako imenovani enkratni zrakoplov s pilotom kamikaze na krovu.

Uporaba reaktivnega pogona je dala močan zagon hitremu ustvarjanju naslednjih reaktivnih letal in nadaljnjemu razvoju vojaških in civilnih letal.

1. GlosterMeteor - letalski borec, izdelan v Združenem kraljestvu leta 1943, je igral pomembno vlogo v drugi svetovni vojni in po zaključku opravil nalogo prestreznih nemških raket V-1.
2. LockheedF-80 je reaktivno letalo, proizvedeno v ZDA z motorjem tipa AllisonJ. Ti letali so več kot enkrat sodelovali v japonsko-korejski vojni.
3. B-45 Tornado je prototip sodobnih ameriških bombnikov B-52, ki so nastali leta 1947.
4. MiG-15, sledilec priznanega letalskega borca ​​MiG-9, ki je aktivno sodeloval v vojaškem spopadu v Koreji, je bil izdelan decembra 1947.
5. Tu-144 je prvi sovjetski zračni potniški zrakoplov.

Moderni reaktivni aparat

Letno letalo se vsako leto izboljšuje, saj oblikovalci iz vsega sveta si prizadevajo ustvariti vozila nove generacije, ki lahko letijo s hitrostjo zvoka in z nadzvočno hitrostjo. Sedaj obstajajo podloge, ki lahko sprejmejo veliko število potnikov in tovora z ogromnimi dimenzijami in nepredstavljivo hitrostjo nad 3000 km / h, vojaško letalo, opremljeno s sodobno bojno opremo.

Toda med temi sortami obstaja več modelov nosilcev rekordov:

1. Airbus A380 je najbolj prostorna naprava, ki lahko sprejme 853 potnikov na krovu, ki je opremljena z dvojno strukturo. Je tudi eden najbolj razkošnih in dragih letal našega časa. Največja potniška ladja v zraku.
2. Boeing 747 - več kot 35 let je veljal za najbolj prostornino dvonadstropno linijo in je lahko nosil 524 potnikov.
3. AN-225 "Mriya" - tovorno letalo, ki se lahko pohvali z nosilnostjo 250 ton.
4. LockheedSR-71 je letalo, ki med letom doseže hitrost 3529 km / h.

Letalske raziskave ne stojijo mirno, saj so letalski zrakoplovi osnova za hitro razvijajoče se sodobno letalstvo. Zdaj je v pripravi več zahodnih in ruskih letalskih letal s posadko, potniki in brez posadke z reaktivnimi motorji, katerih sprostitev je predvidena v naslednjih nekaj letih.

Ruski inovativni razvoj prihodnosti vključuje boksar PAK FA - T-50 pete generacije, katerega prve kopije bodo po napotitvi novega reaktivnega motorja napoteni na vojaške enote, ki naj bi bile konec leta 2017 ali v začetku leta 2018. t

Narava je primer curka.

Reaktivno načelo gibanja je prvotno predlagala sama narava. Njegovo delovanje uporabljajo nekatere ličinke. vrste kačjih pastirjev, meduze, številni mehkužci - pokrovače, sipe, hobotnice, lignje. Uporabljajo neke vrste "načelo odbijanja". Sipa črpa v vodo in jo tako hitro odvrzi, da sami naredita preskok naprej. Lignji, ki uporabljajo to metodo, lahko dosežejo hitrosti do 70 kilometrov na uro. Zato je ta način prevoza omogočil klicanje lignjevih "bioloških raket". Inženirji so že izumili motor, ki deluje na principu gibanja lignjev. Primer uporabe reaktivnega pogona v naravi in ​​tehnologiji je curek.

To je naprava, ki omogoča gibanje skozi moč vode, ki se odvaja pod močnim pritiskom. V napravo se črpa voda v komoro, nato pa se iz nje izprazni skozi šobo, plovilo pa se premakne v smeri, ki je nasprotna odvajanju curka. Voda se vleče z motorjem, ki deluje na dizel ali bencin.

Primeri vodnega pogona nam ponujajo rastlinski svet. Med njimi so vrste, ki uporabljajo takšno gibanje za širjenje semen, na primer, divje kumare. Samo navzven je ta rastlina kot običajne kumare za nas. In značilnost "mad", ki jo je prejela zaradi čudne metode reprodukcije. Zorenje plodov se odbija od stebla. Zaradi tega se odpre luknja, skozi katero poganja kumara s snovjo, ki vsebuje semena, primerna za kalitev z uporabo reaktivnosti. Kumare pa se hkrati odbijejo tudi do dvanajst metrov v nasprotni smeri.

Manifestacija v naravi in ​​tehnika curka je podvržena istim zakonitostim vesolja. Človeštvo vse pogosteje uporablja te zakone za doseganje svojih ciljev ne le v atmosferi Zemlje, temveč tudi v prostranosti prostora, in jetni pogon je zgleden primer.