Să luăm în considerare câteva exemple care confirmă validitatea legii conservării momentului.
Cu siguranta multi dintre voi v-ati uitat la minge de aer umflat cu aer, daca dezlegati firul care isi trage gaura.
Acest fenomen poate fi explicat prin legea conservării impulsului.
În timp ce gaura cu bilă este legată, mingea cu aerul comprimat din interior este în repaus, iar impulsul său este zero.
Când deschiderea este deschisă, un jet de aer comprimat scapă de el la o viteză destul de mare. Aerul în mișcare are un anumit impuls îndreptat spre mișcarea sa.
În conformitate cu legislația în vigoare în natura conservării impulsului, impulsul total al sistemului format din două corpuri - minge și aer în ea, trebuie să rămână la fel cum a fost înainte de expirarea aerului, și anume, zero, ... Prin urmare, mingea începe să se deplaseze în partea opusă a fluxului de aer cu o viteză care este egală cu impulsul jetului de aer. Vectorii impulsurilor mingii și aerului sunt îndreptate în direcții opuse. Ca rezultat, impulsul total al corpurilor interacționate rămâne zero.
Mișcarea mingii este un exemplu de mișcare a jetului. Mișcarea reactivă apare datorită faptului că o parte din ea se separă de corp, ca urmare a faptului că corpul însuși dobândește un impuls îndreptat opus.
Pe principiul propulsiei cu jet, se bazează rotația unui dispozitiv numit roata fero-angrenată (Fig.). Apa care curge din vasul conic prin tubul îndoit care comunică cu acesta rotește vasul în direcția opusă vitezei apei din jeturi. În consecință, acțiunea reactivă este exercitată nu numai de jetul de gaz, dar și de jetul de lichid.
Fig. Demonstrarea propulsiei cu jet folosind o roată Segner
propulsie cu jet este folosit pentru mișcarea sa și unele creaturi, cum ar fi caracatita, calmar, sepie și alte cefalopode (Fig.). Acestea sunt conduse de faptul că suge și apoi împing cu forța apa din ele însele. Există chiar și o specie de calmar, care, prin „motoare cu reacție“ sale nu se poate înota numai în apă, dar, de asemenea, pentru o perioadă scurtă de timp pentru a lua off de la ea pentru a ajunge mai repede prada sau a scăpa de dușmani.
Fig. Mișcare reactivă pentru mișcarea lor prin cefalopode: a - sepie; b - calmarul; c - caracatiță
Știți că principiul propulsiei cu jeturi se găsește într-o aplicație practică largă în aviație și cosmonautică. În spațiul cosmic, nu există niciun mediu cu care organismul ar putea interacționa și astfel să schimbe direcția și modulul vitezei sale. Prin urmare, pentru zborurile spațiale pot fi utilizate numai aeronave cu jet, adică rachete.
Lansarea vehiculului de lansare cu nava spațiale Soyuz
Luați în considerare problema dispozitivului și a alerga așa-numitele rachete purtătoare, t. E. rachete pentru a fi de ieșire în spațiul de sateliți artificiali, nave spatiale, statii interplanetare automate și alte sarcini utile.
În orice rachetă, indiferent de design, există întotdeauna o cochilie și un combustibil cu un oxidant. Figura arată o rachetă într-o secțiune. Vedem că învelișul rachetei include o încărcătură utilă (în acest caz este o navă spațială 1), compartimentul pentru instrumente 2 și motorul (camera de ardere 6, pompele 5 etc.).
Fig. Amplasarea rachetelor
Masa principală a rachetei este combustibilul 4 cu oxidant 3 (oxidantul este necesar pentru a menține combustia combustibilului, deoarece nu există oxigen în spațiu).
Combustibilul și oxidantul sunt pompate în camera de combustie cu ajutorul pompelor. Arderea combustibilului este convertit într-un gaz de temperatură ridicată și presiune ridicată, care este un puternic jet fuge spre exterior prin pâlnie, o formă, numită duză 7. Duză Scopul este de a crește viteza de reacție.
Care este scopul creșterii ratei de evacuare a jetului de gaze? Faptul este că viteza rachetei depinde de această viteză. Acest lucru poate fi demonstrat folosind legea conservării impulsului.
Pentru simplitatea raționamentului, pentru moment vom presupune că racheta este un sistem închis (adică nu luăm în considerare efectul forțelor gravitaționale asupra ei).
Având în vedere că, înainte de a începe, pulsul de rachete a fost zero, conform legii conservării, impulsul total al carcasei în mișcare și gazul evacuat din acesta ar trebui să fie, de asemenea, zero. Rezultă că impulsul carcasei și impulsul jetului de gaz îndreptat opus acestuia ar trebui să fie egale în valoare absolută. Acest lucru înseamnă că, cu cât mai rapid scapă gazul de la duza, cu atât viteza cojii rachetei este mai mare.
În plus față de viteza de ieșire a gazelor, există alți factori care depind de viteza rachetei.
Am luat în considerare proiectarea și funcționarea unei rachete cu o singură treaptă, în care pasul înseamnă partea care conține rezervoare de combustibil și oxidant și un motor. În practica de zbor spațiu sunt utilizate în mod obișnuit în mai multe etape de rachete, în curs de dezvoltare de viteză mult mai mare și sunt proiectate pentru zborurile pe distanțe lungi mai mult decât o singură etapă.
Figura arată schema unei rachete în trei etape. După ce combustibilul și oxidantul din prima treaptă au fost consumate integral, această treaptă este aruncată automat și motorul din a doua etapă intră în funcțiune.
Fig. Schema unei rachete în trei etape
Reducerea masei totale a rachetei prin eliminarea unei etape deja inutile permite economisirea combustibilului și a oxidantului și creșterea vitezei rachetei. Apoi, în același mod, a doua etapă este aruncată.
Dacă întoarcerea navei spațiale pe Pământ sau aterizarea ei pe o altă planetă nu este planificată, atunci a treia etapă, ca și primele două, este folosită pentru a crește viteza rachetei. Dacă nava trebuie să aterizeze, ea este utilizată pentru a frâna nava înainte de a ateriza. În același timp, racheta este rotită cu 180 °, astfel încât duza este în față. Apoi, gazul care se scurge din rachetă îi conferă un puls îndreptat împotriva vitezei mișcării sale, ceea ce duce la o scădere a vitezei și face posibilă o aterizare.
Konstantin Eduardovich Tsiolkovsky (1857-1935)
Cercetător și inventator rus în domeniul aerodinamicii, dinamicii rachetelor, teoria avioanelor și a dirijabilului. Fondatorul cosmonauticii teoretice
Ideea de a folosi rachete pentru zborurile spațiale a fost prezentată la începutul secolului al XX-lea. Om de știință și inventator rus Konstantin Eduardovich Tsiolkovsky. Tsiolkovsky a dezvoltat teoria mișcării rachetelor, a derivat o formulă pentru calcularea vitezei, a fost primul care a sugerat utilizarea rachetelor cu mai multe etape.
O jumătate de secol mai târziu, ideea lui Tsiolkovski a fost dezvoltată și pusă în aplicare de oamenii de știință sovietici sub conducerea lui Serghei Pavlovici Korolev.
Serghei Pavlovici Korolev (1907-1966)
Om de știință sovietic, proiectant de sisteme de rachete-spațiu. Fondatorul de cosmonautică practică
Tema.
Sarcina 1. Răspunde la întrebări.
Sarcina 2. Rezolvați rebusul.
Atașat la lecție este fișierul "Este interesant!". Puteți descărca fișierul în orice moment convenabil pentru dvs.
Articole similare
-
Rezistență la mișcarea lentă a unei sfere într-un lichid vâscos
-
Noua mișcare este amestecată sau ca un radical, încercând să "câștige" numele său
Trimiteți-le prietenilor: