§ 15. CIRCULAȚIA REACTIVĂ: ECHIVA MECHERICĂ, LUCRAREA CIOLKOVSKYI ȘI DEZVOLTAREA SPACEI
O mișcare a jetului este mișcarea unui corp care apare atunci când o parte a acestuia este separată.
Mișcarea celor mai moderne aeronave este reactivă, deoarece se produce ca urmare a expirării cu o viteză uriașă a gazelor încălzite în motor. În acest caz, avionul se mișcă în direcția opusă vitezei de ieșire a gazelor. De asemenea, rachetele se mișcă, aruncând produsele de combustie a combustibilului din duza. Un exemplu de propulsie cu jet poate fi, de asemenea, reculul barilului pistolului în timpul unei lovituri (vezi §14).
Forța care acționează asupra corpului într-o mișcare reactivă se numește forța reactivă. Să ne gândim ce determină amploarea sa pentru o rachetă care se deplasează în spațiul cosmic departe de alte corpuri. În aceste condiții, sistemul unei "rachete cu gaze care ies din acesta" poate fi considerat închis și să utilizeze legea conservării impulsului pentru a determina forța reactivă.
Să presupunem că în momentul în care racheta are masa m și se mișcă cu viteza v în ceea ce privește sistemul inerțial ales de noi. Prin urmare, impulsul sistemului la momentul t este mv. Din duza rachetei, produsele de ardere scurg și masa se scade cu m kg pe unitate de timp, astfel încât la momentul t - D t va fi egal cu m - m. D t. iar pulsul rachetei devine (m - m. D t) (v + D v). Dacă presupunem că viteza debitului de gaze din rachetă față de duza sa este u. apoi impulsul gazelor aruncate de la rachetă în intervalul de timp D t este m. D t (u + v). Echilibrarea impulsului sistemului la momentele t și t + D t. obținem:
Sistemul variabil de masă partea stângă este produsul masei rachetei pe accelerație sa, care, în conformitate cu legea a doua a lui Newton, este egală cu forța care acționează asupra rachetei. Astfel, de la (15,3), că forța reactivă este egală cu produsul consumului de combustibil pe unitatea de timp și viteza gazului expirație îndreptată în direcția opusă vectorului vitezei.
Utilizarea forței reactive a făcut posibil ca o persoană să zboare la viteze ó(330 m / s) și începe explorarea spațiului cosmic. Există două tipuri de motoare cu reacție - rachete și jet de aer. Un motor rachetă (vezi Fig. 15a) creează o forță de reacție, ejectarea din duza (1) produsele provenind din arderea combustibilului și oxidant injectat prin pompa (2) în camera de ardere (3). În motorul de aerisire (Fig.15b), oxigenul conținut în atmosferă este utilizat pentru combustie. Aceste motoare sunt echipate cu compresoare (4), care aspiră și comprimă aerul atmosferic, alimentându-l în camera de ardere (3). Arderea combustibilului în injector (5) incalzeste aerul, crește presiunea, și el vede o mare viteză de la o duză (1), creând o forță reactivă și rotirea axului de pe care lamele compresorului. Motoarele cu jet de aer sunt echipate cu aproape toate avioanele moderne.
O contribuție importantă la dezvoltarea teoriei propulsiei cu jet a fost făcută de KE. Tsiolkovsky. dovedind că, cu ajutorul tracțiunii reactive, o persoană este capabilă să atingă viteze cosmice (vezi §12), desprinse pentru totdeauna de Pământ. De asemenea, deține ideea de a crea rachete cu mai multe etape, care să permită economisirea de combustibil pe calea către spațiu și a stațiilor spațiale.
Întrebări pentru repetare:
· Ce este propulsia cu jet și forța reactivă?
· Ce determină forța reactivă?
· Care sunt motoarele cu reacție?
Fig. 15. O reprezentare schematică a motoarelor cu rachetă (a) și cu jet de aer (b).
Te invit la grupul Fizica pentru a te ajuta! pe Facebook
Trimiteți-le prietenilor: