Eksempler på jetfremdrift i dyreverdenen. Biofysik: jetbevægelse i levende natur

Naturens logik er den mest tilgængelige og mest nyttige logik for børn.

Konstantin Dmitrievich Ushinsky(03.03.1823–03.01.1871) - russisk lærer, grundlægger af videnskabelig pædagogik i Rusland.

BIOFYSIK: JETBEVÆGELSE I LEVENDE NATUR

Jeg inviterer læsere af de grønne sider til at kigge nærmere fascinerende verden biofysikere og lære det vigtigste at kende principper for jetfremdrift i dyrelivet. I dag på programmet: vandmænds hjørnemund– mest store vandmænd Sortehavet, kammuslinger , initiativrig rocker guldsmede larve, fantastisk blæksprutten med sin uovertrufne jetmotor og vidunderlige illustrationer udført af en sovjetisk biolog og dyrekunstner Kondakov Nikolai Nikolaevich.

En række dyr færdes i naturen efter princippet om jetfremdrift, for eksempel vandmænd, kammuslinger, guldsmedelarver, blæksprutter, blæksprutter, blæksprutter... Lad os lære nogle af dem bedre at kende ;-)

Jetmetoden til bevægelse af vandmænd

Vandmænd er et af de ældste og mest talrige rovdyr på vores planet! En vandmands krop består af 98% vand og består stort set af vandet bindevæv – mesoglea fungerer som et skelet. Grundlaget for mesoglea er proteinet kollagen. Den gelatinøse og gennemsigtige krop af vandmændene er formet som en klokke eller en paraply (et par millimeter i diameter op til 2,5 m). De fleste vandmænd bevæger sig på en reaktiv måde, der skubber vand ud af paraplyhulrummet.

Vandmænd Cornerata(Rhizostomae), rækkefølgen af coelenterate dyr af scyphoid-klassen. Vandmænd ( op til 65 cm i diameter) mangler marginale tentakler. Mundens kanter er forlænget til mundlapper med talrige folder, der vokser sammen og danner mange sekundære mundåbninger. Berøring af mundbladene kan forårsage smertefulde forbrændinger forårsaget af virkningen af stikkende celler. Omkring 80 arter; De lever hovedsageligt i tropiske, sjældnere i tempererede hav. I Rusland - 2 typer: Rhizostoma pulmo almindelig i sort og Azovs hav, Rhopilema asamushi fundet i det japanske hav.

Jetflugt af muslinger

Skaldyrsmuslinger, som normalt ligger roligt på bunden, når deres hovedfjende nærmer sig dem - et dejligt langsomt, men ekstremt snigende rovdyr - søstjerne- de klemmer skarpt på dørene til deres håndvask og presser vand ud af den. Således bruger jetfremdrivningsprincip, kommer de frem og kan, ved fortsat at åbne og lukke skallen, svømme en betydelig afstand. Hvis kammuslingen af en eller anden grund ikke når at flygte med sin jetflyvning, søstjerne slår armene om den, åbner skallen og spiser den...

Havmusling(Pecten), en slægt af marine hvirvelløse dyr af klassen af toskallede bløddyr (Bivalvia). Kammuslingen er afrundet med en lige hængselkant. Dens overflade er dækket af radiale ribber, der divergerer fra toppen. Skalventilerne lukkes af en stærk muskel. Pecten maximus, Flexopecten glaber lever i Sortehavet; i det japanske hav og i Okhotsk – Mizuhopecten yessoensis ( op til 17 cm i diameter).

Rocker guldsmede larve jet pumpe

Temperament Rocker guldsmedelarver, eller eshny(Aeshna sp.) er ikke mindre rovdyr end sine vingede slægtninge. Hun bor i to og nogle gange fire år i undervandsriget, kravler langs klippebunden, opsporer små vandlevende indbyggere, og inkluderer gladeligt store haletudser og yngel i sin kost. I øjeblikke af fare letter vippesmedens larve og svømmer frem med ryk, drevet af den bemærkelsesværdiges arbejde jetpumpe. Ved at tage vand ind i bagtarmen og derefter brat smide det ud, springer larven frem, drevet af rekylkraften. Således bruger jetfremdrivningsprincip, rocker guldsmedens larve med selvsikre ryk og ryk gemmer sig for truslen, der forfølger den.

Reaktive impulser fra den nervøse "motorvej" af blæksprutter

I alle ovennævnte tilfælde (principperne for jetfremdrift af vandmænd, kammuslinger, vippelibellelarver) er stød og ryk adskilt fra hinanden i betydelige perioder, hvorfor høj bevægelseshastighed ikke opnås. For at øge bevægelseshastigheden, med andre ord, antal reaktive impulser pr. tidsenhed, nødvendigt øget nerveledning som stimulerer muskelsammentrækning, servicering af en levende jetmotor. En så stor ledningsevne er mulig med en stor nervediameter.

Det er kendt, at Blæksprutter har de største nervefibre i dyreverdenen. I gennemsnit når de en diameter på 1 mm - 50 gange større end de fleste pattedyrs - og de udfører excitation med en hastighed 25 m/s. Og en tre meter blæksprutte dosidicus(den lever ud for Chiles kyst) tykkelsen af nerverne er fantastisk stor - 18 mm. Nerver er tykke som reb! Hjernesignaler - sammentrækningernes excitere - skynder sig langs blækspruttens nervøse "motorvej" med en bils hastighed - 90 km/t.

Takket være blæksprutter udviklede forskningen i nervernes vitale funktioner hurtigt i begyndelsen af det 20. århundrede. "Og hvem ved, skriver den britiske naturforsker Frank Lane, måske er der folk nu, der skylder blæksprutten, at de nervesystemet er i god stand..."

Blækspruttens hastighed og manøvredygtighed forklares også med dens fremragende hydrodynamiske former dyrekroppen, hvorfor blæksprutte med tilnavnet "levende torpedo".

Blæksprutte(Teuthoidea), underorden blæksprutter rækkefølgen af dekapoder. Størrelsen er normalt 0,25-0,5 m, men nogle arter er største hvirvelløse dyr(blæksprutter af slægten Architeuthis rækkevidde 18 m, inklusive længden af tentaklerne).
Blæksprutternes krop er aflang, spids bagpå, torpedoformet, hvilket bestemmer deres høje bevægelseshastighed som i vand ( op til 70 km/t), og i luften (blæksprutter kan hoppe op af vandet til en højde op til 7 m).

Squid Jet Engine

Jet fremdrift , der nu bruges i torpedoer, fly, missiler og rumskaller, er også karakteristisk for blæksprutter - blæksprutter, blæksprutter, blæksprutter. Af største interesse for teknikere og biofysikere er blæksprutte jetmotor. Læg mærke til, hvor enkelt, med hvilken minimal brug af materiale, naturen løste denne komplekse og stadig uovertrufne opgave;-)

I bund og grund har blæksprutten to fundamentalt forskellige motorer ( ris. 1a). Når den bevæger sig langsomt, bruger den en stor diamantformet finne, som periodisk bøjer sig i form af en løbende bølge langs kroppens krop. Blæksprutten bruger en jetmotor til at starte sig selv hurtigt.. Grundlaget for denne motor er kappen - muskelvæv. Den omgiver bløddyrets krop på alle sider og udgør næsten halvdelen af volumen af dens krop og danner en slags reservoir - kappehulrum - "forbrændingskammeret" af en levende raket, hvori der periodisk suges vand ind. Kappehulen indeholder gæller og indre organer blæksprutte ( ris. 1b).

Med en jetsvømmemetode dyret suger vand gennem et vidt åbent kappegab ind i kappehulen fra grænselaget. Kappegabet er tæt "fastgjort" med specielle "manchetknapper-knapper", efter at "forbrændingskammeret" i en levende motor er fyldt med havvand. Kappegabet er placeret nær midten af blækspruttens krop, hvor den er tykkest. Kraften, der forårsager dyrets bevægelse, skabes ved at kaste en vandstrøm gennem en smal tragt, som er placeret på blækspruttens bugflade. Denne tragt eller sifon er "dyse" af en levende jetmotor.

Motorens "dyse" er udstyret med en speciel ventil og musklerne kan dreje det. Ved at ændre monteringsvinklen for tragtdysen ( ris. 1c), svømmer blæksprutten lige godt, både fremad og bagud (hvis den svømmer bagud, strækkes tragten ud langs kroppen, og ventilen presses mod dens væg og forstyrrer ikke vandstrømmen, der strømmer fra kappehulen; når blæksprutte skal bevæge sig fremad, den frie ende af tragten forlænges noget og bøjes i det lodrette plan, dens udløb kollapser, og ventilen indtager en buet position). Jetchok og optagelsen af vand i kappehulen følger efter hinanden med uhåndgribelig fart, og blæksprutten suser som en raket i havets blå.

Blæksprutte og dens jetmotor - Figur 1

1a) blæksprutte – levende torpedo; 1b) blækspruttejetmotor; 1c) positionen af dysen og dens ventil, når blæksprutten bevæger sig frem og tilbage.

Dyret bruger en brøkdel af et sekund på at tage vand ind og skubbe det ud. Ved at suge vand ind i kappehulen i den agterste del af kroppen i perioder med langsomme bevægelser på grund af inerti, foretager blæksprutten derved en sugning af grænselaget og forhindrer dermed strømmen i at gå i stå under et ustabilt strømningsregime. Ved at øge portionerne af udstødt vand og øge sammentrækningen af kappen, øger blæksprutten let sin bevægelseshastighed.

Blækspruttejetmotoren er meget økonomisk, takket være hvilken han kan nå fart 70 km/t; nogle forskere mener, at endda 150 km/t!

Ingeniører har allerede skabt motor svarende til en blækspruttejetmotor: Dette vandkanon, der kører med en konventionel benzin- eller dieselmotor. Hvorfor blæksprutte jetmotor tiltrækker stadig ingeniørernes opmærksomhed og er genstand for omhyggelig forskning af biofysikere? For at arbejde under vandet er det praktisk at have en enhed, der fungerer uden adgang atmosfærisk luft. Den kreative søgning af ingeniører er rettet mod at skabe et design hydrojet motor, lignende luft-jet…

Baseret på materialer fra vidunderlige bøger:
"Biofysik i fysiktimerne" Cecilia Bunimovna Katz,
Og "Havets primater" Igor Ivanovich Akimushkina

Kondakov Nikolay Nikolaevich (1908–1999) – Sovjetisk biolog, dyrekunstner, kandidat for biologiske videnskaber. Hovedbidrag til biologisk videnskab de tegninger, han lavede, blev til forskellige repræsentanter fauna. Disse illustrationer indgik i mange publikationer, som f.eks Store sovjetiske encyklopædi, Sovjetunionens røde bog, i dyreatlas og læremidler.

Akimushkin Igor Ivanovich (01.05.1929–01.01.1993) – Sovjetisk biolog, forfatter og popularisator af biologi, forfatter til populærvidenskabelige bøger om dyreliv. Vinder af All-Union Society "Knowledge"-prisen. Medlem af USSR Writers' Union. Den mest berømte udgivelse af Igor Akimushkin er en seks-binds bog "Dyrenes verden".

Materialerne i denne artikel vil ikke kun være nyttige at anvende i fysiktimerne Og biologi, men også i fritidsaktiviteter.
Biofysisk materiale er yderst gavnlig til at mobilisere elevernes opmærksomhed, til at gøre abstrakte formuleringer til noget konkret og nært, der påvirker ikke kun den intellektuelle, men også den følelsesmæssige sfære.

Litteratur:
§ Katz Ts.B. Biofysik i fysikundervisning

§ § Akimushkin I.I. Havets primater
Moskva: Mysl Publishing House, 1974
§ Tarasov L.V. Fysik i naturen
Moskva: Prosveshchenie Publishing House, 1988

>>Fysik: Jetfremdrift

Newtons love hjælper med at forklare et meget vigtigt mekanisk fænomen - jet fremdrift. Dette er navnet på en krops bevægelse, der opstår, når en del af den adskilles fra den ved enhver hastighed.

Lad os for eksempel tage en gummibold til børn, puste den op og slippe den. Vi vil se, at når luften begynder at forlade den i den ene retning, vil bolden selv flyve i den anden. Dette er reaktiv bevægelse.

Nogle repræsentanter for dyreverdenen bevæger sig efter princippet om jetfremdrift, såsom blæksprutter og blæksprutter. Når de med jævne mellemrum smider det vand, de absorberer, kan de nå hastigheder på op til 60-70 km/t. Vandmænd, blæksprutter og nogle andre dyr bevæger sig på lignende måde.

Eksempler på jetfremdrift kan også findes i planteverdenen. For eksempel hopper de modne frugter af en "gal" agurk, med den letteste berøring, af stilken, og fra hullet, der dannes på stedet for den løsnede stilk, kastes en bitter væske med frø kraftigt ud, mens selve agurkerne flyver. ud i modsat retning.

Den reaktive bevægelse, der opstår, når vand frigives, kan observeres i det følgende eksperiment. Hæld vand i en glastragt forbundet til et gummirør med en L-formet spids (fig. 20). Vi vil se, at når vand begynder at strømme ud af røret, vil selve røret begynde at bevæge sig og afvige i den modsatte retning af vandets strømningsretning.

Flyvninger er baseret på princippet om jetfremdrift missiler. Moderne rumraket er et meget komplekst fly bestående af hundredtusindvis og millioner af dele. Rakettens masse er enorm. Den består af massen af arbejdsvæsken (dvs. varme gasser dannet som følge af brændstofforbrænding og udsendt i form af en jetstrøm) og den endelige eller, som de siger, "tørre. ” masse af raketten, der er tilbage, efter at arbejdsvæsken er udstødt fra raketten.

Rakettens "tørre" masse består til gengæld af strukturens masse (dvs. raketskallen, dens motorer og kontrolsystem) og massen nyttelast(dvs. videnskabeligt udstyr, kroppen af et rumfartøj, der opsendes i kredsløb, besætningen og skibets livstøttesystem).

Efterhånden som arbejdsvæsken udløber, begynder de frigjorte tanke, overskydende dele af granaten osv. at belaste raketten med unødvendig last, hvilket gør det svært at accelerere. For at opnå kosmiske hastigheder anvendes derfor sammensatte (eller flertrins) raketter (fig. 21). Først virker kun de første trin 1-blokke i sådanne raketter. Når brændstofreserverne i dem løber tør, adskilles de, og anden trin 2 tændes. efter at brændstoffet i det er opbrugt, adskilles det også, og det tredje trin 3 tændes. Satellitten eller ethvert andet rumfartøj placeret i rakettens hoved er dækket af en hovedbeklædning 4, hvis strømlinede form hjælper med at reducere. luftmodstand, når raketten flyver i jordens atmosfære.

Når en jetgasstrøm høj hastighed bliver smidt ud af raketten, suser selve raketten i den modsatte retning. Hvorfor sker dette?

Ifølge Newtons tredje lov er kraften F, med hvilken raketten virker på arbejdsfluidet, lige stor og modsat i retning af kraften F", hvormed arbejdsfluiden virker på raketlegemet:
F" = F (12,1)
Force F" (som kaldes reaktiv kraft) accelererer raketten.

Indsendt af læsere fra internetsider

Online bibliotek med lærebøger og bøger, lektionsplaner for 8. klasses fysik, download fysikprøver, bøger og lærebøger i henhold til 8. klasses fysikkalenderplanlægning

Lektionens indhold lektionsnotater understøttende frame lektion præsentation acceleration metoder interaktive teknologier Praksis opgaver og øvelser selvtest workshops, træninger, cases, quests lektier diskussion spørgsmål retoriske spørgsmål fra elever Illustrationer lyd, videoklip og multimedier fotografier, billeder, grafik, tabeller, diagrammer, humor, anekdoter, vittigheder, tegneserier, lignelser, ordsprog, krydsord, citater Tilføjelser abstracts artikler tricks for de nysgerrige krybber lærebøger grundlæggende og supplerende ordbog over begreber andet Forbedring af lærebøger og lektionerrette fejl i lærebogen opdatering af et fragment i en lærebog, elementer af innovation i lektionen, udskiftning af forældet viden med ny Kun for lærere perfekte lektioner kalenderplan for året metodiske anbefalinger diskussionsprogrammer Integrerede lektioner

Jetfremdrift i natur og teknologi

ABSTRAKT OM FYSIK

Jet fremdrift- bevægelse, der opstår, når en del af den er adskilt fra kroppen med en vis hastighed.

Den reaktive kraft opstår uden nogen interaktion med ydre organer.

Anvendelse af jetfremdrift i naturen

Mange af os har i vores liv stødt på vandmænd, mens de svømmede i havet. Dem er der i hvert fald godt nok af i Sortehavet. Men få mennesker troede, at vandmænd også bruger jetfremdrift til at bevæge sig. Derudover er det sådan, guldsmedelarver og nogle arter af havplankton bevæger sig. Og ofte er effektiviteten af marine hvirvelløse dyr, når de bruger jetfremdrift, meget højere end teknologiske opfindelser.

Jetfremdrift bruges af mange bløddyr - blæksprutter, blæksprutter, blæksprutter. For eksempel bevæger et havmuslingbløddyr sig fremad på grund af den reaktive kraft af en vandstrøm, der kastes ud af skallen under en skarp kompression af dens ventiler.

Blæksprutte

Blæksprutter, som de fleste blæksprutter, bevæger sig i vand på følgende måde. Hun tager vand ind i gællehulen gennem en sidespalte og en speciel tragt foran kroppen, og kaster derefter energisk en vandstrøm ud gennem tragten. Blæksprutten leder tragtrøret til siden eller tilbage og presser hurtigt vand ud af det og kan bevæge sig ind forskellige sider.

Salpaen er et havdyr med en gennemsigtig krop, når den bevæger sig, modtager den vand gennem den forreste åbning, og vandet kommer ind i et bredt hulrum, hvori gællerne strækkes diagonalt. Så snart dyret tager en stor slurk vand, lukkes hullet. Så trækker de langsgående og tværgående muskler i salpen sig sammen, hele kroppen trækker sig sammen, og vand presses ud gennem den bageste åbning. Reaktionen fra den undslippende stråle skubber salpaen fremad.

Blækspruttens jetmotor er af største interesse. Blæksprutten er den største hvirvelløse indbygger havets dybder. Blæksprutter har opnået den højeste perfektion inden for jetnavigation. De har endda deres egen krop ydre former kopierer raketten (eller bedre sagt, raketten kopierer blæksprutten, da den har indiskutabel prioritet i denne sag). Når blæksprutten bevæger sig langsomt, bruger den en stor diamantformet finne, der periodisk bøjer sig. Den bruger en jetmotor til at kaste hurtigt. Muskelvæv– kappen omgiver bløddyrets krop på alle sider, volumenet af dets hulrum er næsten halvdelen af blækspruttens krop. Dyret suger vand inde i kappehulrummet, og kaster derefter skarpt en vandstrøm ud gennem en smal dyse og bevæger sig baglæns med højhastighedsskub. Samtidig samles blækspruttens ti tentakler til en knude over hovedet, og den får en strømlinet form. Dysen er udstyret med en speciel ventil, og musklerne kan rotere den og ændre bevægelsesretningen. Blækspruttemotoren er meget økonomisk, den er i stand til at nå hastigheder på op til 60 - 70 km/t. (Nogle forskere mener, at selv op til 150 km/t!) Ikke underligt, at blæksprutten kaldes en "levende torpedo." Ved at bøje de bundtede fangarme til højre, venstre, op eller ned, drejer blæksprutten i den ene eller anden retning. Da et sådant rat er meget stort i forhold til selve dyret, er dets lille bevægelse nok til, at blæksprutten, selv i fuld fart, nemt kan undvige en kollision med en forhindring. En skarp drejning af rattet - og svømmeren skynder sig ind bagsiden. Så han bøjede enden af tragten tilbage og glider nu med hovedet først. Han bøjede den til højre – og jet-skuffen smed ham til venstre. Men når du skal svømme hurtigt, stikker tragten altid ud lige mellem tentaklerne, og blæksprutten suser med halen først, ligesom en krebs ville løbe - en hurtig vandrer udstyret med en hestes smidighed.

Hvis der ikke er behov for at skynde sig, svømmer blæksprutter og blæksprutter med bølgende finner - miniaturebølger løber over dem fra forsiden til bagsiden, og dyret glider yndefuldt og skubber af og til sig selv med en vandstrøm, der kastes ud under kappen. Så er de individuelle stød, som bløddyret modtager i øjeblikke af udbrud af vandstråler, tydeligt synlige. Nogle blæksprutter kan nå hastigheder på op til femoghalvtreds kilometer i timen. Det ser ud til, at ingen har foretaget direkte målinger, men det kan bedømmes ud fra flyvende blæksprutters hastighed og flyverækkevidde. Og det viser sig, at blæksprutter har sådanne talenter i deres familie! Den bedste pilot blandt bløddyr er blæksprutten Stenoteuthis. Engelske sømænd kalder det en flyvende blæksprutte ("flyvende blæksprutte"). Dette er et lille dyr på størrelse med en sild. Den jager fisk med en sådan fart, at den ofte hopper op af vandet og skummer over dens overflade som en pil. Han tyr til dette trick for at redde sit liv fra rovdyr - tun og makrel. Efter at have udviklet maksimalt jettryk i vandet, letter pilotblæksprutten op i luften og flyver over bølgerne i mere end halvtreds meter. Højdepunktet for en levende rakets flyvning ligger så højt over vandet, at flyvende blæksprutter ofte ender på dækket af oceangående skibe. Fire til fem meter er ikke en rekordhøjde, hvortil blæksprutter stiger op i himlen. Nogle gange flyver de endnu højere.

Den engelske bløddyrforsker Dr. Rees beskrev i en videnskabelig artikel en blæksprutte (kun 16 centimeter lang), som efter at have fløjet et pænt stykke gennem luften faldt på broen af en yacht, som rejste sig næsten syv meter over vandet.

Det sker, at en masse flyvende blæksprutter falder på skibet i en funklende kaskade. Den gamle forfatter Trebius Niger fortalte engang en trist historie om et skib, der angiveligt sank under vægten af flyvende blæksprutter, der faldt på dets dæk. Blæksprutter kan lette uden acceleration.

Blæksprutter kan også flyve. Den franske naturforsker Jean Verani så, hvordan en almindelig blæksprutte accelererede i et akvarium og pludselig sprang baglæns op af vandet. Efter at have beskrevet en bue omkring fem meter lang i luften, væltede han tilbage i akvariet. Da blæksprutten tog fart for at hoppe, bevægede den sig ikke kun på grund af jet-fremstød, men roede også med sine tentakler.
Baggy blæksprutter svømmer selvfølgelig dårligere end blæksprutter, men på kritiske tidspunkter kan de vise en rekordklasse for de bedste sprintere. California Aquarium-personale forsøgte at fotografere en blæksprutte, der angreb en krabbe. Blæksprutten styrtede mod sit bytte med en sådan hastighed, at filmen, selv når den filmede med de højeste hastigheder, altid indeholdt fedt. Det betyder, at kastet varede hundrededele af et sekund! Typisk svømmer blæksprutter relativt langsomt. Joseph Seinl, som studerede blæksprutternes vandringer, beregnede: en blæksprutte på en halv meter stor svømmer i havet med gennemsnitshastighed omkring femten kilometer i timen. Hver vandstråle, der kastes ud af tragten, skubber den fremad (eller rettere sagt bagud, da blæksprutten svømmer baglæns) to til to en halv meter.

Jet motion kan også findes i planteverdenen. For eksempel hopper de modnede frugter af den "gale agurk", med den mindste berøring, af stilken, og en klæbrig væske med frø kastes kraftigt ud af det resulterende hul. Selve agurken flyver af i modsat retning op til 12 m.

Når du kender loven om bevarelse af momentum, kan du ændre din egen bevægelseshastighed åben plads. Hvis du er i en båd, og du har flere tunge sten, så vil kast med sten i en bestemt retning flytte dig i den modsatte retning. Det samme vil ske i det ydre rum, men der bruger de jetmotorer til dette.

Anvendelse af jetfremdrift i teknologi

I mange århundreder har menneskeheden drømt om rumflyvning. Science fiction-forfattere har foreslået en række midler til at nå dette mål. I det 17. århundrede dukkede en historie af den franske forfatter Cyrano de Bergerac om en flugt til månen. Helten i denne historie nåede Månen i en jernvogn, over hvilken han konstant kastede en stærk magnet. Tiltrukket af ham steg vognen højere og højere over Jorden, indtil den nåede Månen. Og baron Munchausen sagde, at han klatrede til månen langs en bønnestilk.

I slutningen af det første årtusinde e.Kr. opfandt Kina jetfremdrift, som drev raketter – bambusrør fyldt med krudt, de blev også brugt som sjov. Et af de første bilprojekter var også med en jetmotor, og dette projekt tilhørte Newton

Forfatteren til verdens første projekt af et jetfly beregnet til menneskelig flyvning var den russiske revolutionære N.I. Kibalchich. Han blev henrettet den 3. april 1881 for sin deltagelse i attentatforsøget på kejser Alexander II. Han udviklede sit projekt i fængslet efter at være blevet dømt til døden. Kibalchich skrev: "Mens jeg var i fængsel, nogle dage før min død, skriver jeg dette projekt. Jeg tror på gennemførligheden af min idé, og denne tro støtter mig i min forfærdelige situation... Jeg vil roligt gå døden i øjnene, vel vidende at min idé ikke vil dø med mig.”

Ideen om at bruge raketter til rumflyvninger blev foreslået i begyndelsen af dette århundrede af den russiske videnskabsmand Konstantin Eduardovich Tsiolkovsky. I 1903 udkom en artikel af Kaluga gymnasiumlærer K.E. Tsiolkovsky "Udforskning af verdensrum ved hjælp af reaktive instrumenter." Dette arbejde indeholdt den vigtigste matematiske ligning for astronautik, nu kendt som "Tsiolkovsky-formlen", som beskrev bevægelsen af et legeme med variabel masse. Efterfølgende udviklede han et raketmotordesign baseret på flydende brændstof, foreslog et flertrins raketdesign, udtrykte ideen om muligheden for at skabe hele rumbyer i lav kredsløb om Jorden. Han viste, at den eneste enhed, der er i stand til at overvinde tyngdekraften, er en raket, dvs. en enhed med en jetmotor, der bruger brændstof og oxidationsmiddel placeret på selve enheden.

Jetmotor er en motor, der omdanner brændstofs kemiske energi til kinetisk energi gasstråle, mens motoren får fart i den modsatte retning.

Ideen om K.E. Tsiolkovsky blev implementeret af sovjetiske videnskabsmænd under ledelse af akademiker Sergei Pavlovich Korolev. Den første kunstige jordsatellit i historien blev opsendt med raket i Sovjetunionen den 4. oktober 1957.

Princippet om jetfremdrift er meget brugt praktisk anvendelse inden for luftfart og astronautik. I det ydre rum er der intet medium, som et legeme kan interagere med og derved ændre retningen og størrelsen af dets hastighed med, derfor kan kun jetfly bruges til rumflyvninger fly, altså raketter.

Raket enhed

Bevægelsen af en raket er baseret på loven om bevarelse af momentum. Hvis et legeme på et tidspunkt bliver smidt væk fra raketten, vil det få den samme impuls, men rettet i den modsatte retning

Enhver raket, uanset dens design, har altid en skal og brændstof med et oxidationsmiddel. Raketskallen inkluderer nyttelasten (i dette tilfælde rumfartøjet), instrumentrummet og motoren (forbrændingskammer, pumper osv.).

Rakettens hovedmasse er brændstof med et oxidationsmiddel (oxidationsmidlet er nødvendigt for at opretholde brændstofforbrændingen, da der ikke er ilt i rummet).

Brændstof og oxidationsmiddel tilføres forbrændingskammeret ved hjælp af pumper. Brændstof, når det forbrændes, bliver til gas høj temperatur Og højt tryk. På grund af den store trykforskel i forbrændingskammeret og i det ydre rum strømmer gasser fra forbrændingskammeret ud i en kraftig stråle gennem klokken speciel form, kaldet en dyse. Formålet med dysen er at øge hastigheden af strålen.

Før raketten opsendes, er dens momentum nul. Som et resultat af samspillet mellem gassen i forbrændingskammeret og alle andre dele af raketten, modtager gassen, der slipper ud gennem dysen, en vis impuls. Så er raketten et lukket system, og dens samlede momentum skal være nul efter opsendelsen. Derfor modtager hele rakettens skal, der er i den, en impuls, der er lig med gassens impuls, men i modsat retning.

Den mest massive del af raketten, beregnet til opsendelse og acceleration af hele raketten, kaldes det første trin. Når det første massive trin af en flertrinsraket udtømmer alle sine brændstofreserver under acceleration, adskilles den. Yderligere acceleration fortsættes af det andet, mindre massive trin, og det tilføjer noget mere hastighed til den hastighed, der tidligere er opnået ved hjælp af det første trin, og adskiller derefter. Det tredje trin fortsætter med at øge hastigheden til den krævede værdi og leverer nyttelasten i kredsløb.

Den første person, der flyver ind det ydre rum, var borger Sovjetunionen Yuri Alekseevich Gagarin. 12. april 1961 fløj den rundt globus på satellitskibet "Vostok"

Sovjetiske raketter var de første til at nå Månen, kredsede om Månen og fotograferede dens side usynlig fra Jorden, og var de første til at nå planeten Venus og levere videnskabelige instrumenter til dens overflade. I 1986, to sovjetiske rumskib Vega 1 og Vega 2 undersøgte nøje Halleys komet, som nærmer sig Solen en gang hvert 76. år.

Systemer. Teknik fysisk træning. Målresultat bevægelse afhænger ikke af... Sundhedskræfter natur Sundhedskræfter natur give betydelig indflydelse...en kombination af inertikræfter, reaktive og koncentrerede muskelsammentrækninger...

Jet fremdrift.

Men ikke en eneste videnskabsmand, ikke en eneste science fiction-forfatter i mange århundreder kunne nævne det eneste middel til en persons rådighed, hvormed man kan overvinde tyngdekraften og flyve ud i rummet. Dette blev opnået af den russiske videnskabsmand Konstantin Eduardovich Tsiolkovsky (1857-1935). Han viste, at den eneste enhed, der er i stand til at overvinde tyngdekraften, er en raket, dvs. en enhed med en jetmotor, der bruger brændstof og oxidationsmiddel placeret på selve enheden.

En jetmotor er en motor, der omdanner brændstoffets kemiske energi til en gasjets kinetiske energi, og motoren får fart i den modsatte retning. På hvilke principper og fysiske love er dens handling baseret?

Alle ved, at et skud fra en pistol er ledsaget af rekyl. Hvis kuglens vægt var lig med pistolens vægt, ville de flyve fra hinanden med samme hastighed. Tilbageslag opstår, fordi den udstødte masse af gasser skaber en reaktiv kraft, takket være hvilken bevægelse kan sikres både i luft og i luftløse rum. Og jo større massen og hastigheden af de strømmende gasser er stor styrke Rekylet mærkes af vores skulder, jo stærkere pistolens reaktion er, jo større er den reaktive kraft. Dette er let at forklare ud fra loven om bevarelse af momentum, som siger, at den geometriske (dvs. vektor) sum af momentum af de legemer, der udgør et lukket system, forbliver konstant for enhver bevægelse og interaktion af systemets legemer.

K. E. Tsiolkovsky udledte en formel, der giver dig mulighed for at beregne maksimal hastighed, som raketten kan udvikle.

Den maksimalt opnåelige hastighed afhænger primært af hastigheden af gasstrømmen fra dysen, som igen primært afhænger af brændstoftypen og gasstrålens temperatur. Jo højere temperatur, jo større hastighed. Det betyder, at du for en raket skal vælge det mest kalorieholdige brændstof, der giver største antal varme. Forholdet mellem massen af brændstof og massen af raketten ved slutningen af motorens drift (det vil sige i det væsentlige til vægten af den tomme raket) kaldes Tsiolkovsky-tallet.

Hovedkonklusionen er, at i luftløst rum vil en raket udvikle en højere hastighed, jo højere hastigheden af gasudstrømningen er og større antal Tsiolkovsky.

Bevægelser af legemer med variabel masse.
Kendskab til loven om bevarelse af momentum gør det i mange tilfælde muligt at finde resultatet af kroppens interaktion, når værdierne af de handlende kræfter er ukendte.

Lad os tage en jetmotors handling som eksempel. Når brændstof brænder i forbrændingskammeret på en raket, dannes der gasser, der opvarmes til en høj temperatur. Når motoren kører i et kort tidsinterval t, udstødes varme gasser med massen m fra raketdysen med en hastighed u i forhold til raketten. Raketten og de gasser, der udsendes af dens motor, interagerer med hinanden. Baseret på loven om bevarelse af momentum, i fravær af eksterne kræfter, forbliver summen af momentumvektorerne for interagerende legemer konstant.

Før motorerne begyndte at køre, var rakettens og brændstoffets momentum nul, derfor er summen af ændringerne i vektorerne for raketmomentet og udstødningsgasserne nul, selv efter tænding:

hvor m er rakettens masse, V er ændringen i rakettens hastighed, m er massen af udsendte gasser, u er hastigheden af udstrømningen af gasser.

Herfra får vi for momentumvektorerne:

Lad os dividere begge sider af ligheden med tidsintervallet t, hvorunder raketmotorerne fungerede:

eller

Produktet af rakettens masse m og dens acceleration a er per definition lig med kraften, der forårsager denne acceleration:

Således har vi vist, at det reaktive tryk Fp er lig med produktet af hastigheden u af bevægelsen af de udstødte gasser i forhold til raketten og det andet brændstofforbrug m/t.

Den reaktive trykkraft Fp virker fra siden af gasserne på raketten og er rettet i retning modsat retningen af udstrømningen af gasser.

Udtryk

der er en ligning for dynamikken i et legeme med variabel masse for det tilfælde, hvor eksterne kræfter er lig med nul. Hvis raketten ud over den reaktive kraft Fp påvirkes af en ekstern kraft F, vil bevægelsesdynamikkens ligning have formen:

Denne ligning blev opnået af en professor ved St. Petersborg Universitet
I.V. Meshchersky og bærer hans navn.

Meshcherskys formel er en generalisering af Newtons anden lov for bevægelse af legemer med variabel masse. Accelerationen af et legeme med variabel masse bestemmes ikke kun af de ydre kræfter F, der virker på kroppen, men også af den reaktive kraft Fp forårsaget af ændringen i massen af det bevægelige legeme:

Raket. To kropssystem. Brændstofhus.
Huset er et rør med en åben ende, så udstødningsgasserne kan undslippe. Dyser (rør) er installeret på halen til rettet frigivelse af gasser ved høj hastighed.
Brændstof er et komplekst brændstof, der, når det forbrændes, bliver til en gas med høj temperatur og høj bevægelse.

V af en raket afhænger af m af brændstoffet og selve raketten, samt af V af gasemissioner.

Denne formel tager ikke højde for luftmodstand og F til Jorden.

Faktisk sker frigivelsen af gasser ikke øjeblikkeligt, men gradvist. Hvis vi tager højde for alle forhold, så skal vi tage mange gange mere brændstof.

For at give skibet den første flugthastighed, så

Jetfremdrift i natur og teknologi

ABSTRAKT OM FYSIK

Jet fremdrift- bevægelse, der opstår, når en del af den er adskilt fra kroppen med en vis hastighed.

Reaktiv kraft opstår uden interaktion med eksterne legemer.

Anvendelse af jetfremdrift i naturen

Blæksprutte

Blæksprutter, som de fleste blæksprutter, bevæger sig i vand på følgende måde. Hun tager vand ind i gællehulen gennem en sidespalte og en speciel tragt foran kroppen, og kaster derefter energisk en vandstrøm ud gennem tragten. Blæksprutten leder tragtrøret til siden eller bagud og presser hurtigt vand ud af det og kan bevæge sig i forskellige retninger.

Blækspruttens jetmotor er af største interesse. Blæksprutten er den største hvirvelløse indbygger i havets dybder. Blæksprutter har opnået den højeste perfektion inden for jetnavigation. Selv deres krop, med dens ydre former, kopierer raketten (eller bedre sagt, raketten kopierer blæksprutten, da den har indiskutabel prioritet i denne sag). Når blæksprutten bevæger sig langsomt, bruger den en stor diamantformet finne, der periodisk bøjer sig. Den bruger en jetmotor til at kaste hurtigt. Muskelvæv - kappen omgiver bløddyrets krop på alle sider, volumenet af dets hulrum er næsten halvdelen af blækspruttens krop. Dyret suger vand inde i kappehulrummet, og kaster derefter skarpt en vandstrøm ud gennem en smal dyse og bevæger sig baglæns med højhastighedsskub. Samtidig samles blækspruttens ti tentakler til en knude over hovedet, og den får en strømlinet form. Dysen er udstyret med en speciel ventil, og musklerne kan rotere den og ændre bevægelsesretningen. Blækspruttemotoren er meget økonomisk, den er i stand til at nå hastigheder på op til 60 - 70 km/t. (Nogle forskere mener, at selv op til 150 km/t!) Ikke underligt, at blæksprutten kaldes en "levende torpedo." Ved at bøje de bundtede fangarme til højre, venstre, op eller ned, drejer blæksprutten i den ene eller anden retning. Da sådan et rat, sammenlignet med dyret selv, har en meget store størrelser, så er dens lille bevægelse nok for blæksprutten, selv kl fuld fart frem, kunne let undvige en kollision med en forhindring. En skarp drejning af rattet - og svømmeren skynder sig i den modsatte retning. Så han bøjede enden af tragten tilbage og glider nu med hovedet først. Han bøjede den til højre – og jet-skuffen smed ham til venstre. Men når du skal svømme hurtigt, stikker tragten altid ud lige mellem tentaklerne, og blæksprutten suser med halen først, ligesom en krebs ville løbe - en hurtig vandrer udstyret med en hestes smidighed.

Blæksprutter kan også flyve. Den franske naturforsker Jean Verani så, hvordan en almindelig blæksprutte accelererede i et akvarium og pludselig sprang baglæns op af vandet. Efter at have beskrevet en bue omkring fem meter lang i luften, væltede han tilbage i akvariet. Da blæksprutten tog fart for at hoppe, bevægede den sig ikke kun på grund af jet-fremstød, men roede også med sine tentakler.
Baggy blæksprutter svømmer selvfølgelig dårligere end blæksprutter, men på kritiske tidspunkter kan de vise en rekordklasse for de bedste sprintere. California Aquarium-personale forsøgte at fotografere en blæksprutte, der angreb en krabbe. Blæksprutten styrtede mod sit bytte med en sådan hastighed, at filmen, selv når den filmede med de højeste hastigheder, altid indeholdt fedt. Det betyder, at kastet varede hundrededele af et sekund! Typisk svømmer blæksprutter relativt langsomt. Joseph Seinl, som studerede blæksprutternes vandringer, beregnede: en blæksprutte på en halv meter stor svømmer gennem havet med en gennemsnitshastighed på omkring femten kilometer i timen. Hver vandstråle, der kastes ud af tragten, skubber den fremad (eller rettere sagt bagud, da blæksprutten svømmer baglæns) to til to en halv meter.

Når du kender loven om bevarelse af momentum, kan du ændre din egen bevægelseshastighed i åbent rum. Hvis du er i en båd, og du har flere tunge sten, så vil kast med sten i en bestemt retning flytte dig i den modsatte retning. Det samme vil ske i det ydre rum, men der bruger de jetmotorer til dette.

Anvendelse af jetfremdrift i teknologi

Ideen om at bruge raketter til rumflyvninger blev foreslået i begyndelsen af dette århundrede af den russiske videnskabsmand Konstantin Eduardovich Tsiolkovsky. I 1903 udkom en artikel af Kaluga gymnasiumlærer K.E. Tsiolkovsky "Udforskning af verdensrum ved hjælp af reaktive instrumenter." Dette arbejde indeholdt den vigtigste matematiske ligning for astronautik, nu kendt som "Tsiolkovsky-formlen", som beskrev bevægelsen af et legeme med variabel masse. Senere udviklede han en ordning raketmotor på flydende brændstof, foreslog et flertrins raketdesign og udtrykte ideen om muligheden for at skabe hele rumbyer i lav kredsløb om Jorden. Han viste, at den eneste enhed, der er i stand til at overvinde tyngdekraften, er en raket, dvs. en enhed med en jetmotor, der bruger brændstof og oxidationsmiddel placeret på selve enheden.

Jetmotor er en motor, der omdanner brændstofs kemiske energi til en gasjets kinetiske energi, mens motoren får fart i den modsatte retning.

Princippet om jetfremdrift finder bred praktisk anvendelse inden for luftfart og astronautik. I det ydre rum er der intet medium, som et legeme kan interagere med og derved ændre retningen og størrelsen af dets hastighed med, derfor kan kun jetfly, dvs. raketter, bruges til rumflyvninger.

Raket enhed

Bevægelsen af en raket er baseret på loven om bevarelse af momentum. Hvis et legeme på et tidspunkt bliver smidt væk fra raketten, vil det få den samme impuls, men rettet i den modsatte retning

Rakettens hovedmasse er brændstof med et oxidationsmiddel (oxidationsmidlet er nødvendigt for at opretholde brændstofforbrændingen, da der ikke er ilt i rummet).

Brændstof og oxidationsmiddel tilføres forbrændingskammeret ved hjælp af pumper. Brændstof, når det forbrændes, bliver til en gas med høj temperatur og højt tryk. På grund af den store trykforskel i forbrændingskammeret og i det ydre rum, strømmer gasser fra forbrændingskammeret ud i en kraftig stråle gennem en specialformet fatning kaldet en dyse. Formålet med dysen er at øge hastigheden af strålen.

Den mest massive del af raketten, beregnet til opsendelse og acceleration af hele raketten, kaldes det første trin. Når det første massive skridt flertrins raket udtømmer alle brændstofreserver under acceleration, det adskiller. Yderligere acceleration fortsættes af det andet, mindre massive trin, og det tilføjer noget mere hastighed til den hastighed, der tidligere er opnået ved hjælp af det første trin, og adskiller derefter. Det tredje trin fortsætter med at øge hastigheden til den krævede værdi og leverer nyttelasten i kredsløb.

Den første person, der fløj i det ydre rum, var en borger i Sovjetunionen, Yuri Alekseevich Gagarin. 12. april 1961 Han kredsede om kloden på Vostok-satellitten.

Sovjetiske raketter var de første til at nå Månen, kredsede om Månen og fotograferede dens side usynlig fra Jorden, og var de første til at nå planeten Venus og levere videnskabelige instrumenter til dens overflade. I 1986 undersøgte to sovjetiske rumfartøjer, Vega 1 og Vega 2, Halleys komet, som nærmer sig Solen en gang hvert 76. år.