Dabas loģika ir bērniem vispieejamākā un noderīgākā loģika.

Konstantīns Dmitrijevičs Ušinskis(03.03.1823.–03.01.1871.) - krievu skolotājs, zinātniskās pedagoģijas pamatlicējs Krievijā.

BIOFIZIKA: RŪTAS KUSTĪBA DZĪVĀ DABĀ

Aicinu zaļo lapu lasītājus ieskatīties aizraujoša pasaule biofiziķi un iepazīt galveno reaktīvās piedziņas principi savvaļas dzīvniekiem. Šodien programmā: medūzu stūra mute- visvairāk lielas medūzas Melnā jūra, ķemmīšgliemenes , uzņēmīgs rokera spāres kūniņa, pārsteidzošs kalmārs ar savu nepārspējamo reaktīvo dzinēju un brīnišķīgas ilustrācijas padomju biologa izpildījumā un dzīvnieku mākslinieks Kondakovs Nikolajs Nikolajevičs.

Dabā virkne dzīvnieku pārvietojas pēc reaktīvās piedziņas principa, piemēram, medūzas, ķemmīšgliemenes, spāru kāpuri, kalmāri, astoņkāji, sēpijas... Iepazīsim dažus no tiem tuvāk ;-)

Medūzu pārvietošanas strūklas metode

Medūzas ir viens no senākajiem un daudzskaitlīgākajiem plēsējiem uz mūsu planētas! Medūzas ķermenis 98% sastāv no ūdens un lielākoties sastāv no dzirdināta saistaudi – mezogleja darbojas kā skelets. Mezoglejas pamatā ir proteīna kolagēns. Medūzas želatīns un caurspīdīgs ķermenis ir veidots kā zvans vai lietussargs (dažu milimetru diametrā līdz 2,5 m). Lielākā daļa medūzu pārvietojas reaktīvā veidā, izspiežot ūdeni no lietussarga dobuma.

Medūza Cornerata(Rhizostomae), koelentētisko dzīvnieku kārta no scifu klases. Medūza ( līdz 65 cm diametrā), kam trūkst marginālu taustekļu. Mutes malas ir izstieptas mutes dobumos ar daudzām krokām, kas aug kopā, veidojot daudzas sekundāras mutes atveres. Pieskaroties mutes asmeņiem, var rasties sāpīgi apdegumi ko izraisa dzēlīgo šūnu darbība. Apmēram 80 sugas; Viņi dzīvo galvenokārt tropu, retāk mērenās jūrās. Krievijā - 2 veidi: Rhizostoma pulmo izplatīta melnā un Azovas jūras, Rhopilema asamushi atrasts Japānas jūrā.

Strūklas ķemmīšgliemenes

Gliemenes ķemmīšgliemenes, parasti mierīgi guļ uz dibena, kad viņiem tuvojas galvenais ienaidnieks - apburoši lēns, bet ārkārtīgi mānīgs plēsējs - jūras zvaigzne- viņi asi saspiež savas izlietnes durvis, ar spēku izspiežot no tās ūdeni. Tādējādi izmantojot reaktīvās piedziņas princips, tie parādās un, turpinot atvērt un aizvērt čaulu, var peldēt ievērojamu attālumu. Ja kāda iemesla dēļ ķemmīšgliemenei nav laika aizbēgt ar savu reaktīvā lidojums, jūras zvaigzne apvij rokas ap to, atver čaulu un apēd...

Jūras ķemmīšgliemene(Pecten), jūras bezmugurkaulnieku ģints, kas pieder gliemju (Bivalvia) klasei. Ķemmīšgliemenes čaula ir noapaļota ar taisnu eņģes malu. Tās virsma ir pārklāta ar radiālām ribām, kas atšķiras no augšas. Korpusa vārstus aizver viens spēcīgs muskulis. Pecten maximus, Flexopecten glaber dzīvo Melnajā jūrā; Japānas un Ohotskas jūrās – Mizuhopecten yessoensis ( līdz 17 cm diametrā).

Rocker spāres kāpuru strūklas sūknis

Temperaments Rocker spāru kāpuri, vai eshny(Aeshna sp.) ir ne mazāk plēsīga kā tās spārnotie radinieki. Divus un dažreiz četrus gadus viņa dzīvo zemūdens valstībā, rāpo pa akmeņaino dibenu, izseko mazus ūdens iemītniekus, laimīgi iekļaujot savā uzturā diezgan liela izmēra kurkuļus un mazuļus. Briesmu brīžos spāres kāpurs paceļas un ar rāvieniem peld uz priekšu, ievērojamā darba vadīts. strūklas sūknis. Ieņemot ūdeni aizmugurējā zarnā un pēc tam pēkšņi izmetot to ārā, kāpurs lec uz priekšu, atsitiena spēka dzīts. Tādējādi izmantojot reaktīvās piedziņas princips, spāres kāpurs ar pārliecinātiem raustījumiem un rāvieniem slēpjas no draudiem, kas to vajā.

Kalmāru nervu “automaģistrāles” reaktīvie impulsi

Visos augstākminētajos gadījumos (medūzu, ķemmīšgliemeņu, spāres kāpuru strūklas piedziņas principi) triecienus un grūdienus viens no otra atdala ievērojami laika posmi, tāpēc netiek sasniegts liels kustības ātrums. Lai palielinātu kustības ātrumu, citiem vārdiem sakot, reaktīvo impulsu skaits laika vienībā, nepieciešams palielināta nervu vadītspēja kas stimulē muskuļu kontrakciju, dzīvā reaktīvo dzinēju apkalpošana. Tik liela vadītspēja ir iespējama ar lielu nervu diametru.

Ir zināms, ka Kalmāriem ir lielākās nervu šķiedras dzīvnieku pasaulē. Vidēji tie sasniedz 1 mm diametru - 50 reizes lielāku nekā lielākajai daļai zīdītāju - un veic ierosmi ar ātrumu 25 m/s. Un trīsmetrīgs kalmārs dosidicus(dzīvo pie Čīles krastiem) nervu biezums ir fantastiski liels - 18 mm. Nervi biezi kā virves! Smadzeņu signāli - kontrakciju ierosinātāji - steidzas pa kalmāru nervozo "automaģistrāli" ar automašīnas ātrumu - 90 km/h.

Pateicoties kalmāriem, 20. gadsimta sākumā strauji virzījās uz priekšu nervu dzīvībai svarīgo funkciju izpēte. "Un kas zina, raksta britu dabaszinātnieks Frenks Leins, varbūt tagad ir cilvēki, kas kalmāram ir parādā par to, ka viņi nervu sistēma ir labā stāvoklī..."

Kalmāra ātrums un manevrēšanas spēja ir izskaidrojama arī ar tā lielisko hidrodinamiskās formas dzīvnieka ķermenis, kāpēc kalmārs un iesauka "dzīvā torpēda".

Kalmārs(Teuthoidea), apakškārta galvkāji desmitkāju kārta. Izmērs parasti ir 0,25-0,5 m, bet dažas sugas ir lielākie bezmugurkaulnieki(Architeuthis ģints kalmāri sasniedz 18 m, ieskaitot taustekļu garumu).
Kalmāru ķermenis ir iegarens, smails uz aizmuguri, torpēdas formas, kas nosaka to lielo kustības ātrumu kā ūdenī ( līdz 70 km/h), gan gaisā (kalmāri var izlēkt no ūdens augstumā līdz 7 m).

Squid reaktīvo dzinēju

Reaktīvā piedziņa , ko tagad izmanto torpēdās, lidmašīnās, raķetēs un kosmosa šāviņos, ir raksturīga arī galvkāji - astoņkāji, sēpijas, kalmāri. Tehniķus un biofiziķus visvairāk interesē kalmāru reaktīvo dzinēju. Ievērojiet, cik vienkārši, ar minimālu materiālu izmantošanu daba atrisināja šo sarežģīto un joprojām nepārspējamo uzdevumu;-)

Būtībā kalmāram ir divi principiāli atšķirīgi dzinēji ( rīsi. 1.a). Lēnām kustoties, tas izmanto lielu rombveida spuru, kas periodiski izliecas skriešanas viļņa veidā gar ķermeņa ķermeni. Kalmārs izmanto reaktīvo dzinēju, lai ātri palaistu sevi.. Šī dzinēja pamatā ir mantija - muskuļu audi. Tas ieskauj mīkstmiešu ķermeni no visām pusēm, veidojot gandrīz pusi no tā ķermeņa tilpuma, un veido sava veida rezervuāru - mantijas dobums - dzīvas raķetes “sadegšanas kamera”., kurā periodiski tiek iesūkts ūdens. Mantijas dobumā ir žaunas un iekšējie orgāni kalmārs ( rīsi. 1b).

Ar strūklas peldēšanas metodi dzīvnieks caur plašu atvērtu mantijas spraugu iesūc ūdeni mantijas dobumā no robežslāņa. Mantijas sprauga tiek cieši “piestiprināta” ar īpašām “aproču pogām” pēc tam, kad dzīva dzinēja “sadegšanas kamera” ir piepildīta ar jūras ūdeni. Mantijas sprauga atrodas netālu no kalmāra ķermeņa vidus, kur tas ir visbiezākais. Dzīvnieka kustību izraisošais spēks tiek radīts, izmetot ūdens strūklu caur šauru piltuvi, kas atrodas uz kalmāra vēdera virsmas. Šī piltuve jeb sifons ir dzīva reaktīvā dzinēja "sprausla"..

Dzinēja "sprausla" ir aprīkota ar īpašu vārstu un muskuļi var to pagriezt. Mainot piltuves-sprauslas uzstādīšanas leņķi ( rīsi. 1.c), kalmārs vienlīdz labi peld gan uz priekšu, gan atpakaļ (ja tas peld atpakaļ, piltuve tiek izstiepta gar korpusu, un vārsts tiek piespiests pie tā sieniņas un netraucē ūdens straumei, kas plūst no mantijas dobuma; kad kalmārs jāvirzās uz priekšu, piltuves brīvais gals nedaudz izstiepjas un saliecas vertikālā plaknē, tā izeja sabrūk un vārsts ieņem izliektu stāvokli). Strūklas triecieni un ūdens iesūkšanās mantijas dobumā nenotveramā ātrumā seko viens pēc otra, un kalmārs kā raķete steidzas okeāna zilumos.

Kalmārs un tā reaktīvais dzinējs - 1. attēls

1a) kalmāri - dzīvā torpēda; 1b) kalmāru reaktīvais dzinējs; 1c) sprauslas un tā vārsta stāvoklis, kad kalmārs pārvietojas uz priekšu un atpakaļ.

Dzīvnieks pavada sekundes daļu, uzņemot ūdeni un izstumjot to ārā. Iesūcot ūdeni mantijas dobumā ķermeņa aizmugures daļā lēnu kustību periodos inerces dēļ, kalmārs tādējādi veic robežslāņa iesūkšanu, tādējādi novēršot plūsmas apstāšanos nestabila plūsmas režīma laikā. Palielinot izplūstošā ūdens daudzumu un palielinot apvalka kontrakciju, kalmārs viegli palielina savu kustības ātrumu.

Kalmāru reaktīvais dzinējs ir ļoti ekonomisks, pateicoties kuriem viņš var sasniegt ātrumu 70 km/h; daži pētnieki uzskata, ka pat 150 km/h!

Inženieri jau ir radījuši dzinējs, kas līdzīgs kalmāru reaktīvajam dzinējam: Šis ūdens lielgabals, kas darbojas, izmantojot parasto benzīna vai dīzeļdzinēju. Kāpēc kalmāru reaktīvo dzinēju joprojām piesaista inženieru uzmanību un ir biofiziķu rūpīgas izpētes objekts? Lai strādātu zem ūdens, ir ērti, ja ir ierīce, kas darbojas bez piekļuves atmosfēras gaiss. Inženieru radošā meklēšana ir vērsta uz dizaina izveidi hidroreaktīvo dzinēju, līdzīgi gaisa strūkla…

Pamatojoties uz materiāliem no brīnišķīgām grāmatām:
"Biofizika fizikas stundās" Sesīlija Bunimovna Katz,
Un "Jūras primāti" Igors Ivanovičs Akimuškina

Kondakovs Nikolajs Nikolajevičs (1908–1999) – Padomju biologs, dzīvnieku mākslinieks, bioloģijas zinātņu kandidāts. Galvenais ieguldījums bioloģijas zinātne viņa veidotie zīmējumi kļuva dažādi pārstāvji fauna. Šīs ilustrācijas tika iekļautas daudzās publikācijās, piemēram Lielā padomju enciklopēdija, PSRS Sarkanā grāmata, dzīvnieku atlasos un mācību līdzekļos.

Akimuškins Igors Ivanovičs (01.05.1929–01.01.1993) – Padomju biologs, rakstnieks un bioloģijas popularizētājs, populārzinātnisku grāmatu par dzīvnieku dzīvi autore. Vissavienības biedrības "Zināšanas" balvas laureāts. PSRS Rakstnieku savienības biedrs. Slavenākā Igora Akimuškina publikācija ir sešu sējumu grāmata "Dzīvnieku pasaule".

Šajā rakstā minētie materiāli būs noderīgi, lai piemērotu ne tikai fizikas stundās Un bioloģija, bet arī ārpusskolas pasākumos.
Biofizikālais materiāls ir ārkārtīgi izdevīga studentu uzmanības mobilizācijai, abstraktu formulējumu pārvēršanai par kaut ko konkrētu un tuvu, ietekmējot ne tikai intelektuālo, bet arī emocionālo sfēru.

Literatūra:
§ Katz Ts.B. Biofizika fizikas stundās

§ § Akimuškins I.I. Jūras primāti
Maskava: Mysl Publishing House, 1974
§ Tarasovs L.V. Fizika dabā
Maskava: Izdevniecība Prosveshchenie, 1988

>>Fizika: reaktīvā piedziņa

Ņūtona likumi palīdz izskaidrot ļoti svarīgu mehānisku parādību - reaktīvā piedziņa. Tas ir ķermeņa kustības nosaukums, kas notiek, kad kāda tā daļa tiek atdalīta no tā jebkurā ātrumā.

Ņemsim, piemēram, bērnu gumijas bumbu, piepūšam to un atlaidīsim. Mēs redzēsim, ka tad, kad gaiss sāks to atstāt vienā virzienā, pati bumba lidos otrā. Šī ir reaktīva kustība.

Daži dzīvnieku pasaules pārstāvji pārvietojas pēc reaktīvās piedziņas principa, piemēram, kalmāri un astoņkāji. Periodiski izmetot ūdeni, ko tie absorbē, tie spēj sasniegt ātrumu līdz 60-70 km/h. Medūzas, sēpijas un daži citi dzīvnieki pārvietojas līdzīgi.

Reaktīvās piedziņas piemērus var atrast arī augu pasaulē. Piemēram, “trakā” gurķa nogatavojušies augļi ar vieglāko pieskārienu atlec no kātiņa un no atdalītā kātiņa vietā izveidotās bedres ar spēku tiek izmests rūgts šķidrums ar sēklām, bet paši gurķi lido. iet iekšā pretējā virzienā.

Reaktīvo kustību, kas rodas, atbrīvojot ūdeni, var novērot nākamajā eksperimentā. Ielejiet ūdeni stikla piltuvē, kas savienota ar gumijas cauruli ar L formas galu (20. att.). Mēs redzēsim, ka tad, kad ūdens sāks plūst no caurules, pati caurule sāks kustēties un novirzīsies virzienā, kas ir pretējs ūdens plūsmas virzienam.

Lidojumi tiek veikti pēc reaktīvās piedziņas principa raķetes. Mūsdienīgs kosmosa raķete ir ļoti sarežģīts lidaparāts, kas sastāv no simtiem tūkstošu un miljoniem detaļu. Raķetes masa ir milzīga To veido darba šķidruma masa (t.i., karstās gāzes, kas veidojas degvielas sadegšanas rezultātā un izdalās strūklas veidā) un galīgā jeb, kā saka, “sausā”. ” raķetes masa, kas paliek pēc darba šķidruma izmešanas no raķetes.

Raķetes “sausā” masa savukārt sastāv no konstrukcijas masas (t.i., raķetes apvalka, tā dzinējiem un vadības sistēmas) un masas. kravnesība(t.i., zinātniskais aprīkojums, kosmosa kuģa korpuss, kas tiek palaists orbītā, apkalpe un kuģa dzīvības uzturēšanas sistēma).

Kad darba šķidruma derīguma termiņš beidzas, atbrīvotās tvertnes, liekās čaulas daļas utt. sāk apgrūtināt raķeti ar nevajadzīgu kravu, apgrūtinot paātrinājumu. Tāpēc, lai sasniegtu kosmiskos ātrumus, tiek izmantotas kompozīta (vai daudzpakāpju) raķetes (21. att.). Sākumā šādās raķetēs darbojas tikai pirmās pakāpes 1. bloki, kad tajos beidzas degvielas rezerves, tie tiek atdalīti un tiek ieslēgts 2. posms. pēc tam, kad tajā esošā degviela ir iztērēta, tā arī tiek atdalīta un ieslēgta trešā pakāpe 3. Satelīts vai jebkurš cits kosmosa kuģis, kas atrodas raķetes galvā, tiek pārklāts ar galvas apvalku 4, kura racionalizētā forma palīdz samazināt. gaisa pretestība, kad raķete lido Zemes atmosfērā.

Kad strūklas gāzes straume liels ātrums tiek izmesta no raķetes, pati raķete metas pretējā virzienā. Kāpēc tas notiek?

Saskaņā ar Ņūtona trešo likumu spēks F, ar kuru raķete iedarbojas uz darba šķidrumu, ir vienāds ar lielumu un pretējs virzienam spēkam F", ar kuru darba šķidrums iedarbojas uz raķetes korpusu:
F" = F (12,1)
Spēks F" (ko sauc par reaktīvo spēku) paātrina raķeti.

Iesnieguši lasītāji no interneta vietnēm

Tiešsaistes bibliotēka ar mācību grāmatām un grāmatām, stundu plāni fizikas 8.klasei, lejupielādēt fizikas kontroldarbus, grāmatas un mācību grāmatas atbilstoši 8.klases fizikas kalendāra plānojumam

Nodarbības saturs nodarbību piezīmes atbalsta ietvarstundu prezentācijas paātrināšanas metodes interaktīvās tehnoloģijas Prakse uzdevumi un vingrinājumi pašpārbaudes darbnīcas, apmācības, gadījumi, uzdevumi mājasdarbi diskusijas jautājumi retoriski jautājumi no studentiem Ilustrācijas audio, video klipi un multivide fotogrāfijas, attēli, grafikas, tabulas, diagrammas, humors, anekdotes, joki, komiksi, līdzības, teicieni, krustvārdu mīklas, citāti Papildinājumi tēzes raksti triki zinātkārajiem bērnu gultiņas mācību grāmatas pamata un papildu terminu vārdnīca citi Mācību grāmatu un stundu pilnveidošanakļūdu labošana mācību grāmatā fragmenta atjaunināšana mācību grāmatā, inovācijas elementi stundā, novecojušo zināšanu aizstāšana ar jaunām Tikai skolotājiem ideālas nodarbības kalendārais plāns gadam metodiskie ieteikumi diskusiju programmas Integrētās nodarbības

Reaktīvā piedziņa dabā un tehnoloģijā

FIZIKAS KOPSAVILKUMS

Reaktīvā piedziņa- kustība, kas rodas, kad kāda tās daļa ar noteiktu ātrumu tiek atdalīta no ķermeņa.

Reaktīvais spēks rodas bez mijiedarbības ar ārējie ķermeņi.

Reaktīvās piedziņas pielietojums dabā

Daudzi no mums savā dzīvē ir sastapušies ar medūzu, peldoties jūrā. Jebkurā gadījumā Melnajā jūrā to ir pietiekami daudz. Taču tikai daži cilvēki domāja, ka medūzas kustībai izmanto arī reaktīvo dzinējspēku. Turklāt šādi pārvietojas spāru kāpuri un daži jūras planktona veidi. Un bieži vien jūras bezmugurkaulnieku efektivitāte, izmantojot reaktīvo dzinēju, ir daudz augstāka nekā tehnoloģisko izgudrojumu efektivitāte.

Reaktīvo piedziņu izmanto daudzi mīkstmieši – astoņkāji, kalmāri, sēpijas. Piemēram, jūras ķemmīšgliemene virzās uz priekšu ūdens straumes reaktīvā spēka dēļ, kas tiek izmesta no čaumalas, strauji saspiežot tā vārstus.

Astoņkājis

Sēpija

Sēpijas, tāpat kā lielākā daļa galvkāju, pārvietojas ūdenī šādi. Viņa ņem ūdeni žaunu dobumā caur sānu spraugu un īpašu piltuvi ķermeņa priekšā un pēc tam enerģiski izmet caur piltuvi ūdens strūklu. Sēpija virza piltuves cauruli uz sāniem vai aizmuguri un, strauji izspiežot no tās ūdeni, var pārvietoties dažādas puses.

Salpa ir jūras dzīvnieks ar caurspīdīgu ķermeni, pārvietojoties, tas saņem ūdeni caur priekšējo atveri, un ūdens nonāk plašā dobumā, kura iekšpusē žaunas ir izstieptas pa diagonāli. Tiklīdz dzīvnieks iedzer lielu malku ūdens, bedre aizveras. Tad salpas gareniskie un šķērseniskie muskuļi saraujas, viss ķermenis saraujas, un ūdens tiek izspiests pa aizmugurējo atveri. Izplūstošās strūklas reakcija virza salpu uz priekšu.

Vislielāko interesi rada kalmāru reaktīvais dzinējs. Kalmārs ir lielākais bezmugurkaulnieku iemītnieks okeāna dziļumos. Kalmāri ir sasnieguši augstāko pilnību reaktīvo navigācijā. Viņiem pat ir savs ķermenis ārējās formas kopē raķeti (vai labāk sakot, raķete kopē kalmārus, jo tai šajā jautājumā ir neapstrīdama prioritāte). Lēnām kustoties, kalmārs izmanto lielu rombveida spuru, kas periodiski izliecas. Tas izmanto reaktīvo dzinēju, lai ātri izmestu. Muskuļu audi– apvalks apņem gliemja ķermeni no visām pusēm, tā dobuma tilpums ir gandrīz puse no kalmāra ķermeņa tilpuma. Dzīvnieks iesūc ūdeni mantijas dobumā un pēc tam strauji izmet ūdens straumi caur šauru sprauslu un ar lielu ātrumu virzās atpakaļ. Tajā pašā laikā visi desmit kalmāru taustekļi ir savākti mezglā virs galvas, un tas iegūst racionalizētu formu. Sprausla ir aprīkota ar speciālu vārstu, un muskuļi var to pagriezt, mainot kustības virzienu. Kalmāra dzinējs ir ļoti ekonomisks, tas spēj sasniegt ātrumu līdz 60 - 70 km/h. (Daži pētnieki uzskata, ka pat līdz 150 km/h!) Nav brīnums, ka kalmāru sauc par "dzīvo torpēdu". Saliekot saķertos taustekļus pa labi, pa kreisi, uz augšu vai uz leju, kalmārs griežas vienā vai otrā virzienā. Tā kā šāda stūre ir ļoti liela, salīdzinot ar pašu dzīvnieku, pietiek ar tās vieglo kustību, lai kalmārs pat pilnā ātrumā viegli izvairītos no sadursmes ar šķērsli. Straujš stūres pagrieziens - un peldētājs steidzas iekšā otrā puse. Tāpēc viņš salieca piltuves galu atpakaļ un tagad slīd ar galvu pa priekšu. Viņš nolieca to pa labi - un strūklas grūdiens viņu nometa pa kreisi. Bet, kad vajag ātri peldēt, piltuve vienmēr izspraucas tieši starp taustekļiem, un kalmārs steidzas ar asti pirmais, gluži kā skrietu vēži - ar sacīkšu braucēja veiklību apveltīts ātrs soļotājs.

Ja nav jāsteidzas, kalmāri un sēpijas peld, viļņojot spuras - miniatūri viļņi pārskrien tiem no priekšas uz aizmuguri, un dzīvnieks graciozi slīd, ik pa laikam izstumjot sevi arī ar no mantijas apakšas izmestu ūdens strūklu. Tad ir skaidri redzami atsevišķi triecieni, ko mīkstmieši saņem ūdens strūklu izvirduma brīdī. Daži galvkāji var sasniegt ātrumu līdz piecdesmit pieciem kilometriem stundā. Šķiet, ka tiešus mērījumus neviens nav veicis, taču par to var spriest pēc lidojošo kalmāru ātruma un lidojuma diapazona. Un izrādās, ka astoņkājiem ģimenē ir tādi talanti! Labākais pilots starp mīkstmiešiem ir kalmārs Stenoteuthis. Angļu jūrnieki to sauc par lidojošo kalmāru (“flying squid”). Šis ir mazs dzīvnieciņš apmēram siļķes lielumā. Tas dzenā zivis ar tādu ātrumu, ka bieži vien izlec no ūdens, pārslīdot pāri tās virsmai kā bulta. Viņš izmanto šo triku, lai glābtu savu dzīvību no plēsējiem - tunzivīm un makrelēm. Izstrādājis maksimālo strūklas vilci ūdenī, pilots kalmārs paceļas gaisā un lido pāri viļņiem vairāk nekā piecdesmit metrus. Dzīvas raķetes lidojuma apogejs atrodas tik augstu virs ūdens, ka lidojošie kalmāri bieži nonāk uz okeāna kuģu klājiem. Četri līdz pieci metri nav rekordaugstums, līdz kuram kalmāri paceļas debesīs. Dažreiz viņi lido vēl augstāk.

Angļu gliemju pētnieks doktors Rīss zinātniskā rakstā aprakstījis kalmāru (tikai 16 centimetrus garš), kurš, nolidojis diezgan lielu attālumu pa gaisu, uzkrita uz jahtas tilta, kas pacēlās gandrīz septiņus metrus virs ūdens.

Gadās, ka uz kuģa dzirkstošā kaskādē uzkrīt daudz lidojošu kalmāru. Senais rakstnieks Trebiuss Nigērs reiz stāstīja skumju stāstu par kuģi, kurš it kā nogrimis zem uz tā klāja nokritušo lidojošo kalmāru smaguma. Kalmāri var pacelties bez paātrinājuma.

Astoņkāji var arī lidot. Franču dabaszinātnieks Žans Verani redzēja, kā parasts astoņkājis akvārijā paātrinājās un pēkšņi atmuguriski izlēca no ūdens. Aprakstījis aptuveni piecus metrus garu loku gaisā, viņš iekrita atpakaļ akvārijā. Uzņemot ātrumu, lai lektu, astoņkājis kustējās ne tikai strūklas vilces ietekmē, bet arī airēja ar taustekļiem.
Maisveida astoņkāji peld, protams, sliktāk nekā kalmāri, taču kritiskos brīžos tie var parādīt rekordklasi labākajiem sprinteriem. Kalifornijas akvārija darbinieki mēģināja nofotografēt astoņkāji, kas uzbrūk krabim. Astoņkājis metās pretī savam upurim ar tādu ātrumu, ka plēve, pat filmējot ar lielāko ātrumu, vienmēr saturēja taukus. Tas nozīmē, ka metiens ilga sekundes simtdaļas! Parasti astoņkāji peld salīdzinoši lēni. Džozefs Seinls, kurš pētīja astoņkāju migrācijas, aprēķināja: pusmetru liels astoņkājis peld jūrā ar vidējais ātrums apmēram piecpadsmit kilometri stundā. Katra no piltuves izmestā ūdens strūkla to virza uz priekšu (vai drīzāk, atpakaļ, jo astoņkājis peld atpakaļ) divus līdz divarpus metrus.

Strūklas kustību var atrast arī augu pasaulē. Piemēram, “trakā gurķa” nogatavojušies augļi ar mazāko pieskārienu atlec no kātiņa, un no izveidotā cauruma tiek ar spēku izmests lipīgs šķidrums ar sēklām. Pats gurķis aizlido pretējā virzienā līdz 12 m.

Zinot impulsa saglabāšanas likumu, jūs varat mainīt savu kustības ātrumu atklāta telpa. Ja atrodaties laivā un jums ir vairāki smagi akmeņi, tad akmeņu mešana noteiktā virzienā pārvietos jūs pretējā virzienā. Tas pats notiks kosmosā, bet tur viņi izmanto reaktīvos dzinējus.

Ikviens zina, ka šāvienu no ieroča pavada atsitiens. Ja lodes svars būtu vienāds ar pistoles svaru, tās izlidotu ar tādu pašu ātrumu. Atsitiens rodas tāpēc, ka izplūstošā gāzu masa rada reaktīvo spēku, pateicoties kuram var nodrošināt kustību gan gaisā, gan bezgaisa telpā. Un jo lielāka ir plūstošo gāzu masa un ātrums, jo lielāku atsitiena spēku izjūt mūsu plecs, jo spēcīgāka ir pistoles reakcija, jo lielāks ir reaktīvais spēks.

Reaktīvās piedziņas pielietojums tehnoloģijā

Daudzus gadsimtus cilvēce ir sapņojusi par lidojumu kosmosā. Zinātniskās fantastikas rakstnieki ir ierosinājuši dažādus līdzekļus šī mērķa sasniegšanai. 17. gadsimtā parādījās franču rakstnieka Kirano de Beržeraka stāsts par lidojumu uz Mēnesi. Šī stāsta varonis sasniedza Mēnesi ar dzelzs ratiņiem, kuriem viņš nepārtraukti meta spēcīgu magnētu. Viņam piesaistīts, rati pacēlās arvien augstāk virs Zemes, līdz sasniedza Mēnesi. Un barons Minhauzens teica, ka viņš uzkāpa uz Mēness pa pupas kātu.

Mūsu ēras pirmās tūkstošgades beigās Ķīna izgudroja reaktīvo dzinējspēku, kas darbināja raķetes - bambusa caurules, kas pildītas ar šaujampulveri, tās izmantoja arī kā izklaidi. Viens no pirmajiem auto projektiem arī bija ar reaktīvo dzinēju un šis projekts piederēja Ņūtonam

Pasaulē pirmā cilvēka lidojumam paredzētā reaktīvo lidmašīnu projekta autors bija krievu revolucionārs N.I. Kibalčičs. Viņam nāvessods tika izpildīts 1881. gada 3. aprīlī par piedalīšanos slepkavības mēģinājumā pret imperatoru Aleksandru II. Viņš izstrādāja savu projektu cietumā pēc nāvessoda. Kibalčihs rakstīja: “Kad esmu cietumā, dažas dienas pirms savas nāves es rakstu šo projektu. Es ticu savas idejas iespējamībai, un šī ticība mani atbalsta manā šausmīgajā situācijā... Es mierīgi stāšos pretī nāvei, zinot, ka mana ideja nemirst kopā ar mani.”

Ideju par raķešu izmantošanu kosmosa lidojumiem šī gadsimta sākumā ierosināja krievu zinātnieks Konstantīns Eduardovičs Ciolkovskis. 1903. gadā drukātā veidā parādījās Kalugas ģimnāzijas skolotāja K.E. Ciolkovskis “Pasaules telpu izpēte, izmantojot reaktīvos instrumentus”. Šajā darbā bija ietverts vissvarīgākais astronautikas matemātiskais vienādojums, kas tagad pazīstams kā “Ciolkovska formula”, kas aprakstīja mainīgas masas ķermeņa kustību. Pēc tam viņš izstrādāja raķešu dzinēja dizainu, pamatojoties uz šķidrā degviela, ierosināja daudzpakāpju raķešu dizainu, izteica ideju par iespēju zemās Zemes orbītā izveidot veselas kosmosa pilsētas. Viņš parādīja, ka vienīgā ierīce, kas spēj pārvarēt gravitāciju, ir raķete, t.i. ierīce ar reaktīvo dzinēju, kas izmanto degvielu un oksidētāju, kas atrodas pašā ierīcē.

Reaktīvo dzinēju ir dzinējs, kas pārvērš degvielas ķīmisko enerģiju par kinētiskā enerģija gāzes strūklu, kamēr dzinējs iegūst ātrumu pretējā virzienā.

K. E. Ciolkovska ideju īstenoja padomju zinātnieki akadēmiķa Sergeja Pavloviča Koroļeva vadībā. Pirmais mākslīgais Zemes pavadonis vēsturē tika palaists ar raķeti Padomju Savienībā 1957. gada 4. oktobrī.

Plaši tiek izmantots reaktīvās piedziņas princips praktisks pielietojums aviācijā un astronautikā. Kosmosā nav vides, ar kuru ķermenis varētu mijiedarboties un tādējādi mainīt sava ātruma virzienu un lielumu, tāpēc lidojumiem kosmosā var izmantot tikai strūklas. lidmašīna, t.i., raķetes.

Raķešu ierīce

Raķetes kustība ir balstīta uz impulsa saglabāšanas likumu. Ja kādā brīdī kāds ķermenis tiek izmests no raķetes, tas iegūs tādu pašu impulsu, bet vērsts pretējā virzienā.

Jebkurai raķetei, neatkarīgi no tās konstrukcijas, vienmēr ir apvalks un degviela ar oksidētāju. Raķetes apvalkā ietilpst lietderīgā krava (šajā gadījumā kosmosa kuģis), instrumentu nodalījums un dzinējs (sadegšanas kamera, sūkņi utt.).

Raķetes galvenā masa ir degviela ar oksidētāju (oksidētājs ir nepieciešams, lai uzturētu degvielas sadegšanu, jo kosmosā nav skābekļa).

Degviela un oksidētājs tiek piegādātas sadegšanas kamerā, izmantojot sūkņus. Degviela, sadedzinot, pārvēršas gāzē augsta temperatūra Un augsts spiediens. Lielās spiediena starpības dēļ sadegšanas kamerā un kosmosā gāzes no sadegšanas kameras ar spēcīgu strūklu izplūst cauri zvanam īpaša forma, ko sauc par sprauslu. Sprauslas mērķis ir palielināt strūklas ātrumu.

Pirms raķetes palaišanas tās impulss ir nulle. Gāzes mijiedarbības rezultātā sadegšanas kamerā un visām pārējām raķetes daļām gāze, kas izplūst caur sprauslu, saņem zināmu impulsu. Tad raķete ir slēgta sistēma, un tās kopējam impulsam pēc palaišanas jābūt nullei. Tāpēc viss raķetes apvalks, kas atrodas tajā, saņem impulsu, kas vienāds ar gāzes impulsu, bet pretējā virzienā.

Raķetes masīvāko daļu, kas paredzēta visas raķetes palaišanai un paātrināšanai, sauc par pirmo posmu. Kad daudzpakāpju raķetes pirmā masīvā pakāpe paātrinājuma laikā iztērē visas degvielas rezerves, tā atdalās. Tālāku paātrinājumu turpina otrais, mazāk masīvais ātrumposms, un tas ar pirmā posma palīdzību iepriekš sasniegtajam ātrumam pievieno vēl kādu ātrumu un pēc tam atdalās. Trešais posms turpina palielināt ātrumu līdz vajadzīgajai vērtībai un nogādā lietderīgo kravu orbītā.

Pirmā persona, kas ielido kosmoss, bija pilsonis Padomju Savienība Jurijs Aleksejevičs Gagarins. 1961. gada 12. aprīlis Tas lidoja apkārt globuss uz satelītkuģa "Vostok"

Padomju raķetes pirmās sasniedza Mēnesi, riņķoja ap Mēnesi un nofotografēja no Zemes neredzamo tā pusi, kā arī pirmās sasniedza planētu Venēru un nogādāja tās virsmā zinātniskos instrumentus. 1986. gadā divas padomju kosmosa kuģis Vega 1 un Vega 2 rūpīgi pētīja Halija komētu, kas tuvojas Saulei reizi 76 gados.

Sistēmas. Tehnika fiziski vingrinājumi. Mērķa rezultāts kustība atkarīgs ne... Veselības spējas dabu Veselības spējas dabu nodrošināt būtiska ietekme...inerciālo spēku kombinācija, reaktīvs un koncentrētas muskuļu kontrakcijas...

Reaktīvā piedziņa.

Daudzus gadsimtus cilvēce ir sapņojusi par lidojumu kosmosā. Zinātniskās fantastikas rakstnieki ir ierosinājuši dažādus līdzekļus šī mērķa sasniegšanai. 17. gadsimtā parādījās franču rakstnieka Kirano de Beržeraka stāsts par lidojumu uz Mēnesi. Šī stāsta varonis sasniedza Mēnesi ar dzelzs ratiņiem, kuriem viņš nepārtraukti meta spēcīgu magnētu. Viņam piesaistīts, rati pacēlās arvien augstāk virs Zemes, līdz sasniedza Mēnesi. Un barons Minhauzens teica, ka viņš uzkāpa uz Mēness pa pupas kātu.

Bet neviens zinātnieks, neviens zinātniskās fantastikas rakstnieks daudzus gadsimtus nevarēja nosaukt vienīgos cilvēka rīcībā esošos līdzekļus, ar kuriem var pārvarēt gravitācijas spēku un lidot kosmosā. To paveica krievu zinātnieks Konstantīns Eduardovičs Ciolkovskis (1857-1935). Viņš parādīja, ka vienīgā ierīce, kas spēj pārvarēt gravitāciju, ir raķete, t.i. ierīce ar reaktīvo dzinēju, kas izmanto degvielu un oksidētāju, kas atrodas pašā ierīcē.

Reaktīvais dzinējs ir dzinējs, kas pārvērš degvielas ķīmisko enerģiju gāzes strūklas kinētiskajā enerģijā, un dzinējs iegūst ātrumu pretējā virzienā. Uz kādiem principiem un fiziskiem likumiem balstās tā darbība?

Ikviens zina, ka šāvienu no ieroča pavada atsitiens. Ja lodes svars būtu vienāds ar pistoles svaru, tās izlidotu ar tādu pašu ātrumu. Atsitiens rodas tāpēc, ka izplūstošā gāzu masa rada reaktīvo spēku, pateicoties kuram var nodrošināt kustību gan gaisā, gan bezgaisa telpā. Un jo lielāka ir plūstošo gāzu masa un ātrums, jo liels spēks Atsitiens ir jūtams pie mūsu pleca, jo spēcīgāka ir pistoles reakcija, jo lielāks ir reaktīvais spēks. To ir viegli izskaidrot no impulsa nezūdamības likuma, kas nosaka, ka slēgtu sistēmu veidojošo ķermeņu impulsa ģeometriskā (t.i. vektora) summa paliek nemainīga jebkurām sistēmas ķermeņu kustībām un mijiedarbībām.

K. E. Ciolkovskis atvasināja formulu, kas ļauj aprēķināt maksimālais ātrums, ko raķete var attīstīt.

Maksimālais sasniedzamais ātrums galvenokārt ir atkarīgs no gāzes plūsmas ātruma no sprauslas, kas savukārt galvenokārt ir atkarīgs no degvielas veida un gāzes strūklas temperatūras. Jo augstāka temperatūra, jo lielāks ātrums. Tas nozīmē, ka raķetei ir jāizvēlas viskaloriju degviela lielākais skaitlis siltumu. Degvielas masas un raķetes masas attiecību dzinēja darbības beigās (tas ir, būtībā pret tukšās raķetes svaru) sauc par Ciolkovska skaitli.

Galvenais secinājums ir tāds, ka bezgaisa telpā raķete attīstīs lielāku ātrumu, jo lielāks būs gāzes aizplūšanas ātrums un lielāks skaits Ciolkovskis.

Mainīgas masas ķermeņu kustības.
Zināšanas par impulsa saglabāšanas likumu daudzos gadījumos ļauj atrast ķermeņu mijiedarbības rezultātu, ja nav zināmas darbojošos spēku vērtības.

Kā piemēru ņemsim reaktīvā dzinēja darbību. Degvielai degot raķetes sadegšanas kamerā, veidojas gāzes, kas tiek uzkarsētas līdz augstai temperatūrai. Dzinējam darbojoties īsu laika intervālu t, no raķetes sprauslas ar ātrumu u attiecībā pret raķeti tiek izvadītas karstas gāzes ar masu m. Raķete un tās dzinēja izdalītās gāzes mijiedarbojas viena ar otru. Pamatojoties uz impulsa saglabāšanas likumu, ja nav ārēju spēku, mijiedarbojošo ķermeņu impulsa vektoru summa paliek nemainīga.

Pirms dzinēju iedarbināšanas raķetes un degvielas impulss bija vienāds ar nulli, tāpēc arī pēc ieslēgšanas raķetes impulsa un izplūdes gāzu impulsa vektoru izmaiņu summa ir vienāda ar nulli:

kur m ir raķetes masa, V ir raķetes ātruma izmaiņas, m ir izmesto gāzu masa, u ir gāzu ātrums.

No šejienes mēs iegūstam impulsa vektorus:

Sadalīsim abas vienādības puses ar laika intervālu t, kurā darbojās raķešu dzinēji:

vai

Raķetes masas m un tās paātrinājuma a reizinājums pēc definīcijas ir vienāds ar spēku, kas izraisa šo paātrinājumu:

Tādējādi mēs esam parādījuši, ka reaktīvā vilce Fp ir ​​vienāda ar izmesto gāzu kustības ātruma u reizinājumu attiecībā pret raķeti un otrā degvielas patēriņa m/t.

Reaktīvais vilces spēks Fp iedarbojas no gāzu puses uz raķeti un ir vērsts pretējā virzienā gāzu aizplūšanas virzienam.

Izteiksme

pastāv mainīgas masas ķermeņa dinamikas vienādojums gadījumam, kad ārējie spēki ir vienādi ar nulli. Ja papildus reaktīvajam spēkam Fp uz raķeti iedarbojas ārējs spēks F, tad kustības dinamikas vienādojums būs šāds:

Šo vienādojumu ieguva Sanktpēterburgas universitātes profesors
I. V. Meščerskis un nes viņa vārdu.

Meščerska formula ir Ņūtona otrā likuma vispārinājums mainīgas masas ķermeņu kustībai. Mainīgas masas ķermeņa paātrinājumu nosaka ne tikai ārējie spēki F, kas iedarbojas uz ķermeni, bet arī reaktīvais spēks Fp, ko rada kustīgā ķermeņa masas izmaiņas:

Raķete. Divu ķermeņa sistēmu. Degvielas korpuss.
Korpuss ir caurule ar vienu atvērtu galu, lai izplūdes gāzes varētu izplūst. Uz astes ir uzstādītas sprauslas (caurules) virzītai gāzu izlaišanai lielā ātrumā.
Degviela ir sarežģīta degviela, kas, sadedzinot, pārvēršas augstas temperatūras un augstas kustības gāzē.

Raķetes V ir atkarīgs no m degvielas un pašas raķetes, kā arī no V gāzu emisijas.

Šī formula neņem vērā gaisa pretestību un F pret Zemi.

Faktiski gāzu izdalīšanās nenotiek uzreiz, bet pakāpeniski. Ja ņemam vērā visus nosacījumus, tad ir jāpaņem daudzkārt vairāk degvielas.

Lai kuģim piešķirtu pirmo evakuācijas ātrumu

Reaktīvā piedziņa dabā un tehnoloģijā

FIZIKAS KOPSAVILKUMS

Reaktīvā piedziņa- kustība, kas rodas, kad kāda tās daļa ar noteiktu ātrumu tiek atdalīta no ķermeņa.

Reaktīvais spēks rodas bez jebkādas mijiedarbības ar ārējiem ķermeņiem.

Reaktīvās piedziņas pielietojums dabā

Daudzi no mums savā dzīvē ir sastapušies ar medūzu, peldoties jūrā. Jebkurā gadījumā Melnajā jūrā to ir pietiekami daudz. Taču tikai daži cilvēki domāja, ka medūzas kustībai izmanto arī reaktīvo dzinējspēku. Turklāt šādi pārvietojas spāru kāpuri un daži jūras planktona veidi. Un bieži vien jūras bezmugurkaulnieku efektivitāte, izmantojot reaktīvo dzinēju, ir daudz augstāka nekā tehnoloģisko izgudrojumu efektivitāte.

Reaktīvo piedziņu izmanto daudzi mīkstmieši – astoņkāji, kalmāri, sēpijas. Piemēram, jūras ķemmīšgliemene virzās uz priekšu ūdens straumes reaktīvā spēka dēļ, kas tiek izmesta no čaumalas, strauji saspiežot tā vārstus.

Astoņkājis

Sēpija

Sēpijas, tāpat kā lielākā daļa galvkāju, pārvietojas ūdenī šādi. Viņa ņem ūdeni žaunu dobumā caur sānu spraugu un īpašu piltuvi ķermeņa priekšā un pēc tam enerģiski izmet caur piltuvi ūdens strūklu. Sēpija virza piltuves cauruli uz sāniem vai aizmuguri un, strauji izspiežot no tās ūdeni, var pārvietoties dažādos virzienos.

Salpa ir jūras dzīvnieks ar caurspīdīgu ķermeni, pārvietojoties, tas saņem ūdeni caur priekšējo atveri, un ūdens nonāk plašā dobumā, kura iekšpusē žaunas ir izstieptas pa diagonāli. Tiklīdz dzīvnieks iedzer lielu malku ūdens, bedre aizveras. Tad salpas gareniskie un šķērseniskie muskuļi saraujas, viss ķermenis saraujas, un ūdens tiek izspiests pa aizmugurējo atveri. Izplūstošās strūklas reakcija virza salpu uz priekšu.

Vislielāko interesi rada kalmāru reaktīvais dzinējs. Kalmārs ir lielākais okeāna dzīļu bezmugurkaulnieks. Kalmāri ir sasnieguši augstāko pilnību reaktīvo navigācijā. Pat viņu ķermenis ar savām ārējām formām kopē raķeti (vai labāk sakot, raķete kopē kalmārus, jo tai šajā jautājumā ir neapstrīdama prioritāte). Lēnām kustoties, kalmārs izmanto lielu rombveida spuru, kas periodiski izliecas. Tas izmanto reaktīvo dzinēju, lai ātri izmestu. Muskuļaudi – apvalks apņem gliemja ķermeni no visām pusēm, tā dobuma tilpums ir gandrīz puse no kalmāra ķermeņa tilpuma. Dzīvnieks iesūc ūdeni mantijas dobumā un pēc tam strauji izmet ūdens straumi caur šauru sprauslu un ar lielu ātrumu virzās atpakaļ. Tajā pašā laikā visi desmit kalmāru taustekļi ir savākti mezglā virs galvas, un tas iegūst racionalizētu formu. Sprausla ir aprīkota ar speciālu vārstu, un muskuļi var to pagriezt, mainot kustības virzienu. Kalmāra dzinējs ir ļoti ekonomisks, tas spēj sasniegt ātrumu līdz 60 - 70 km/h. (Daži pētnieki uzskata, ka pat līdz 150 km/h!) Nav brīnums, ka kalmāru sauc par "dzīvo torpēdu". Saliekot saķertos taustekļus pa labi, pa kreisi, uz augšu vai uz leju, kalmārs griežas vienā vai otrā virzienā. Tā kā šādai stūrei, salīdzinot ar pašu dzīvnieku, ir ļoti lieli izmēri, tad kalmāram pietiek ar tā vieglo kustību, pat plkst pilnā ātrumā uz priekšu, varētu viegli izvairīties no sadursmes ar šķērsli. Straujš stūres pagrieziens - un peldētājs steidzas pretējā virzienā. Tāpēc viņš salieca piltuves galu atpakaļ un tagad slīd ar galvu pa priekšu. Viņš nolieca to pa labi - un strūklas grūdiens viņu nometa pa kreisi. Bet, kad vajag ātri peldēt, piltuve vienmēr izspraucas tieši starp taustekļiem, un kalmārs steidzas ar asti pirmais, gluži kā skrietu vēži - ar sacīkšu braucēja veiklību apveltīts ātrs soļotājs.

Ja nav jāsteidzas, kalmāri un sēpijas peld, viļņojot spuras - miniatūri viļņi pārskrien tiem no priekšas uz aizmuguri, un dzīvnieks graciozi slīd, ik pa laikam izstumjot sevi arī ar no mantijas apakšas izmestu ūdens strūklu. Tad ir skaidri redzami atsevišķi triecieni, ko mīkstmieši saņem ūdens strūklu izvirduma brīdī. Daži galvkāji var sasniegt ātrumu līdz piecdesmit pieciem kilometriem stundā. Šķiet, ka tiešus mērījumus neviens nav veicis, taču par to var spriest pēc lidojošo kalmāru ātruma un lidojuma diapazona. Un izrādās, ka astoņkājiem ģimenē ir tādi talanti! Labākais pilots starp mīkstmiešiem ir kalmārs Stenoteuthis. Angļu jūrnieki to sauc par lidojošo kalmāru (“flying squid”). Šis ir mazs dzīvnieciņš apmēram siļķes lielumā. Tas dzenā zivis ar tādu ātrumu, ka bieži vien izlec no ūdens, pārslīdot pāri tās virsmai kā bulta. Viņš izmanto šo triku, lai glābtu savu dzīvību no plēsējiem - tunzivīm un makrelēm. Izstrādājis maksimālo strūklas vilci ūdenī, pilots kalmārs paceļas gaisā un lido pāri viļņiem vairāk nekā piecdesmit metrus. Dzīvas raķetes lidojuma apogejs atrodas tik augstu virs ūdens, ka lidojošie kalmāri bieži nonāk uz okeāna kuģu klājiem. Četri līdz pieci metri nav rekordaugstums, līdz kuram kalmāri paceļas debesīs. Dažreiz viņi lido vēl augstāk.

Angļu gliemju pētnieks doktors Rīss zinātniskā rakstā aprakstījis kalmāru (tikai 16 centimetrus garš), kurš, nolidojis diezgan lielu attālumu pa gaisu, uzkrita uz jahtas tilta, kas pacēlās gandrīz septiņus metrus virs ūdens.

Gadās, ka uz kuģa dzirkstošā kaskādē uzkrīt daudz lidojošu kalmāru. Senais rakstnieks Trebiuss Nigērs reiz stāstīja skumju stāstu par kuģi, kurš it kā nogrimis zem uz tā klāja nokritušo lidojošo kalmāru smaguma. Kalmāri var pacelties bez paātrinājuma.

Astoņkāji var arī lidot. Franču dabaszinātnieks Žans Verani redzēja, kā parasts astoņkājis akvārijā paātrinājās un pēkšņi atmuguriski izlēca no ūdens. Aprakstījis aptuveni piecus metrus garu loku gaisā, viņš iekrita atpakaļ akvārijā. Uzņemot ātrumu, lai lektu, astoņkājis kustējās ne tikai strūklas vilces ietekmē, bet arī airēja ar taustekļiem.
Maisveida astoņkāji peld, protams, sliktāk nekā kalmāri, taču kritiskos brīžos tie var parādīt rekordklasi labākajiem sprinteriem. Kalifornijas akvārija darbinieki mēģināja nofotografēt astoņkāji, kas uzbrūk krabim. Astoņkājis metās pretī savam upurim ar tādu ātrumu, ka plēve, pat filmējot ar lielāko ātrumu, vienmēr saturēja taukus. Tas nozīmē, ka metiens ilga sekundes simtdaļas! Parasti astoņkāji peld salīdzinoši lēni. Džozefs Seinls, kurš pētīja astoņkāju migrācijas, aprēķināja: pusmetru liels astoņkājis pa jūru peld ar vidējo ātrumu aptuveni piecpadsmit kilometri stundā. Katra no piltuves izmestā ūdens strūkla to virza uz priekšu (vai drīzāk, atpakaļ, jo astoņkājis peld atpakaļ) divus līdz divarpus metrus.

Strūklas kustību var atrast arī augu pasaulē. Piemēram, “trakā gurķa” nogatavojušies augļi ar mazāko pieskārienu atlec no kātiņa, un no izveidotā cauruma tiek ar spēku izmests lipīgs šķidrums ar sēklām. Pats gurķis aizlido pretējā virzienā līdz 12 m.

Zinot impulsa saglabāšanas likumu, jūs varat mainīt savu kustības ātrumu atklātā kosmosā. Ja atrodaties laivā un jums ir vairāki smagi akmeņi, tad akmeņu mešana noteiktā virzienā pārvietos jūs pretējā virzienā. Tas pats notiks kosmosā, bet tur viņi izmanto reaktīvos dzinējus.

Ikviens zina, ka šāvienu no ieroča pavada atsitiens. Ja lodes svars būtu vienāds ar pistoles svaru, tās izlidotu ar tādu pašu ātrumu. Atsitiens rodas tāpēc, ka izplūstošā gāzu masa rada reaktīvo spēku, pateicoties kuram var nodrošināt kustību gan gaisā, gan bezgaisa telpā. Un jo lielāka ir plūstošo gāzu masa un ātrums, jo lielāku atsitiena spēku izjūt mūsu plecs, jo spēcīgāka ir pistoles reakcija, jo lielāks ir reaktīvais spēks.

Reaktīvās piedziņas pielietojums tehnoloģijā

Daudzus gadsimtus cilvēce ir sapņojusi par lidojumu kosmosā. Zinātniskās fantastikas rakstnieki ir ierosinājuši dažādus līdzekļus šī mērķa sasniegšanai. 17. gadsimtā parādījās franču rakstnieka Kirano de Beržeraka stāsts par lidojumu uz Mēnesi. Šī stāsta varonis sasniedza Mēnesi ar dzelzs ratiņiem, kuriem viņš nepārtraukti meta spēcīgu magnētu. Viņam piesaistīts, rati pacēlās arvien augstāk virs Zemes, līdz sasniedza Mēnesi. Un barons Minhauzens teica, ka viņš uzkāpa uz Mēness pa pupas kātu.

Mūsu ēras pirmās tūkstošgades beigās Ķīna izgudroja reaktīvo dzinējspēku, kas darbināja raķetes - bambusa caurules, kas pildītas ar šaujampulveri, tās izmantoja arī kā izklaidi. Viens no pirmajiem auto projektiem arī bija ar reaktīvo dzinēju un šis projekts piederēja Ņūtonam

Pasaulē pirmā cilvēka lidojumam paredzētā reaktīvo lidmašīnu projekta autors bija krievu revolucionārs N.I. Kibalčičs. Viņam nāvessods tika izpildīts 1881. gada 3. aprīlī par piedalīšanos slepkavības mēģinājumā pret imperatoru Aleksandru II. Viņš izstrādāja savu projektu cietumā pēc nāvessoda. Kibalčihs rakstīja: “Kad esmu cietumā, dažas dienas pirms savas nāves es rakstu šo projektu. Es ticu savas idejas iespējamībai, un šī ticība mani atbalsta manā šausmīgajā situācijā... Es mierīgi stāšos pretī nāvei, zinot, ka mana ideja nemirst kopā ar mani.”

Ideju par raķešu izmantošanu kosmosa lidojumiem šī gadsimta sākumā ierosināja krievu zinātnieks Konstantīns Eduardovičs Ciolkovskis. 1903. gadā drukātā veidā parādījās Kalugas ģimnāzijas skolotāja K.E. Ciolkovskis “Pasaules telpu izpēte, izmantojot reaktīvos instrumentus”. Šajā darbā bija ietverts vissvarīgākais astronautikas matemātiskais vienādojums, kas tagad pazīstams kā “Ciolkovska formula”, kas aprakstīja mainīgas masas ķermeņa kustību. Vēlāk viņš izstrādāja shēmu raķešu dzinējs par šķidro degvielu, ierosināja daudzpakāpju raķešu dizainu un izteica ideju par iespēju izveidot veselas kosmosa pilsētas zemās Zemes orbītā. Viņš parādīja, ka vienīgā ierīce, kas spēj pārvarēt gravitāciju, ir raķete, t.i. ierīce ar reaktīvo dzinēju, kas izmanto degvielu un oksidētāju, kas atrodas pašā ierīcē.

Reaktīvo dzinēju ir dzinējs, kas pārvērš degvielas ķīmisko enerģiju gāzes strūklas kinētiskajā enerģijā, savukārt dzinējs iegūst ātrumu pretējā virzienā.

K. E. Ciolkovska ideju īstenoja padomju zinātnieki akadēmiķa Sergeja Pavloviča Koroļeva vadībā. Pirmais mākslīgais Zemes pavadonis vēsturē tika palaists ar raķeti Padomju Savienībā 1957. gada 4. oktobrī.

Reaktīvās piedziņas princips ir plaši praktisks pielietojums aviācijā un astronautikā. Kosmosā nav vides, ar kuru ķermenis varētu mijiedarboties un tādējādi mainīt sava ātruma virzienu un lielumu, tāpēc kosmosa lidojumiem var izmantot tikai reaktīvo lidmašīnu, t.i., raķetes.

Raķešu ierīce

Raķetes kustība ir balstīta uz impulsa saglabāšanas likumu. Ja kādā brīdī kāds ķermenis tiek izmests no raķetes, tas iegūs tādu pašu impulsu, bet vērsts pretējā virzienā.

Jebkurai raķetei, neatkarīgi no tās konstrukcijas, vienmēr ir apvalks un degviela ar oksidētāju. Raķetes apvalkā ietilpst lietderīgā krava (šajā gadījumā kosmosa kuģis), instrumentu nodalījums un dzinējs (sadegšanas kamera, sūkņi utt.).

Raķetes galvenā masa ir degviela ar oksidētāju (oksidētājs ir nepieciešams, lai uzturētu degvielas sadegšanu, jo kosmosā nav skābekļa).

Degviela un oksidētājs tiek piegādātas sadegšanas kamerā, izmantojot sūkņus. Degviela, sadedzinot, pārvēršas augstas temperatūras un augsta spiediena gāzē. Sakarā ar lielo spiediena starpību sadegšanas kamerā un kosmosā, gāzes no sadegšanas kameras izplūst ar spēcīgu strūklu caur īpašas formas ligzdu, ko sauc par sprauslu. Sprauslas mērķis ir palielināt strūklas ātrumu.

Pirms raķetes palaišanas tās impulss ir nulle. Gāzes mijiedarbības rezultātā sadegšanas kamerā un visām pārējām raķetes daļām gāze, kas izplūst caur sprauslu, saņem zināmu impulsu. Tad raķete ir slēgta sistēma, un tās kopējam impulsam pēc palaišanas jābūt nullei. Tāpēc viss raķetes apvalks, kas atrodas tajā, saņem impulsu, kas vienāds ar gāzes impulsu, bet pretējā virzienā.

Raķetes masīvāko daļu, kas paredzēta visas raķetes palaišanai un paātrināšanai, sauc par pirmo posmu. Kad pirmais masīvais solis daudzpakāpju raķete paātrinājuma laikā iztērē visas degvielas rezerves, tas atdalās. Tālāku paātrinājumu turpina otrais, mazāk masīvais ātrumposms, un tas ar pirmā posma palīdzību iepriekš sasniegtajam ātrumam pievieno vēl kādu ātrumu un pēc tam atdalās. Trešais posms turpina palielināt ātrumu līdz vajadzīgajai vērtībai un nogādā lietderīgo kravu orbītā.

Pirmais cilvēks, kurš lidoja kosmosā, bija Padomju Savienības pilsonis Jurijs Aleksejevičs Gagarins. 1961. gada 12. aprīlis Viņš apbrauca zemeslodi ar Vostok satelītu.

Padomju raķetes pirmās sasniedza Mēnesi, riņķoja ap Mēnesi un nofotografēja no Zemes neredzamo tā pusi, kā arī pirmās sasniedza planētu Venēru un nogādāja tās virsmā zinātniskos instrumentus. 1986. gadā divi padomju kosmosa kuģi Vega 1 un Vega 2 rūpīgi pētīja Halija komētu, kas Saulei tuvojas reizi 76 gados.