شرایط رانش جت پیشرانه جت. چگونه یک ماهی مرکب حرکت را کنترل می کند؟

قانون بقای تکانه در بررسی حرکت جت اهمیت زیادی دارد.
زیر نیروی محرکه جتحرکت جسمی را که زمانی اتفاق می افتد که قسمتی از آن با سرعت مشخصی نسبت به آن جدا می شود، به عنوان مثال، هنگامی که محصولات احتراق از نازل هواپیمای جت خارج می شوند، درک کنید. در این مورد، به اصطلاح نیروی واکنشیهل دادن بدن
ویژگی نیروی واکنشی این است که در نتیجه تعامل بین بخش‌هایی از خود سیستم بدون هیچ گونه تعامل با اجسام خارجی به وجود می‌آید.
در حالی که نیرویی که برای مثال به یک عابر پیاده، یک کشتی یا یک هواپیما شتاب می دهد، تنها به دلیل تعامل این اجسام با زمین، آب یا هوا ایجاد می شود.

بنابراین، حرکت یک جسم را می توان در نتیجه جریان یک جریان مایع یا گاز به دست آورد.

حرکت جت در طبیعتذاتی عمدتاً در موجودات زنده ای که در یک محیط آبی زندگی می کنند.

در فناوری، پیشرانه جت در حمل و نقل رودخانه ای (موتورهای جت آبی)، در صنعت خودروسازی (ماشین های مسابقه)، در امور نظامی، در هوانوردی و فضانوردی استفاده می شود.
تمام هواپیماهای مدرن پرسرعت مجهز به موتور جت هستند، زیرا... آنها می توانند سرعت پرواز مورد نیاز را فراهم کنند.
استفاده از موتورهای غیر از موتورهای جت در فضای بیرونی غیرممکن است، زیرا هیچ پشتیبانی در آنجا وجود ندارد که بتوان از آن شتاب گرفت.

تاریخچه توسعه فناوری جت

خالق موشک رزمی روسی دانشمند توپخانه K.I. کنستانتینوف. برد موشک کنستانتینوف با وزن 80 کیلوگرم به 4 کیلومتر رسید.

ایده استفاده از نیروی محرکه جت در هواپیما، پروژه یک دستگاه هوانوردی جت، در سال 1881 توسط N.I مطرح شد. کیبالچیچ.

در سال 1903، فیزیکدان معروف K.E. تسیولکوفسکی امکان پرواز در فضای بین سیاره ای را اثبات کرد و طرحی برای اولین هواپیمای موشک با موتور پیشران مایع ایجاد کرد.

K.E. تسیولکوفسکی یک قطار موشک فضایی متشکل از تعدادی موشک طراحی کرد که به طور متناوب عمل می کنند و با مصرف سوخت از بین می روند.

اصول موتورهای جت

اساس هر موتور جت، محفظه احتراق است که در آن از احتراق سوخت گازهایی تولید می شود که دمای بسیار بالایی دارند و به دیواره های محفظه فشار وارد می کنند. گازها از یک نازل باریک موشک با سرعت زیاد خارج می شوند و نیروی رانش جت ایجاد می کنند. طبق قانون بقای تکانه، موشک در جهت مخالف سرعت می گیرد.

تکانه سیستم (محصولات احتراق موشک) برابر با صفر باقی می ماند. از آنجایی که جرم موشک کاهش می یابد، حتی با سرعت جریان گاز ثابت، سرعت آن افزایش می یابد و به تدریج به حداکثر مقدار خود می رسد.
حرکت موشک نمونه ای از حرکت جسمی با جرم متغیر است. برای محاسبه سرعت آن از قانون بقای تکانه استفاده می شود.

موتورهای جت به دو دسته موتورهای موشک و موتورهای تنفس هوا تقسیم می شوند.

موتورهای موشکیبا سوخت جامد یا مایع موجود است.
در موتورهای موشک سوخت جامد، سوختی که حاوی سوخت و اکسید کننده است، در داخل محفظه احتراق موتور محبوس می شود.
که در موتورهای جت مایعسوخت و اکسید کننده که برای پرتاب فضاپیما طراحی شده اند، به طور جداگانه در مخازن مخصوص ذخیره می شوند و با استفاده از پمپ ها به محفظه احتراق عرضه می شوند. آنها می توانند از نفت سفید، بنزین، الکل، هیدروژن مایع و غیره به عنوان سوخت و از اکسیژن مایع، اسید نیتریک و غیره به عنوان عامل اکسید کننده لازم برای احتراق استفاده کنند.

موشک های فضایی مدرن سه مرحله ای به صورت عمودی پرتاب می شوند و پس از عبور از لایه های متراکم جو به پرواز در جهت معین منتقل می شوند. هر مرحله موشک دارای مخزن سوخت و مخزن اکسید کننده و همچنین موتور جت مخصوص به خود است. با سوختن سوخت، مراحل موشک مصرف شده دور ریخته می شود.

موتور جتدر حال حاضر عمدتا در هواپیما استفاده می شود. تفاوت اصلی آنها با موتورهای موشکی این است که اکسید کننده احتراق سوخت، اکسیژن هوای ورودی به موتور از جو است.
موتورهای تنفس هوا شامل موتورهای توربو کمپرسور با کمپرسور محوری و گریز از مرکز هستند.
هوا در چنین موتورهایی توسط یک کمپرسور که توسط یک توربین گاز هدایت می شود مکیده و فشرده می شود. گازهایی که از محفظه احتراق خارج می شوند، یک رانش واکنشی ایجاد می کنند و روتور توربین را می چرخانند.

در سرعت های پروازی بسیار بالا، فشرده سازی گازها در محفظه احتراق به دلیل جریان هوای مقابل می تواند حاصل شود. نیازی به کمپرسور نیست.

نیروی محرکه جت در طبیعت و فناوری

چکیده در مورد فیزیک

پیشرانه جت- حرکتی که زمانی رخ می دهد که هر قسمت از بدن با سرعت معینی از بدن جدا شود.

نیروی واکنشی بدون هیچ گونه تعامل با اجسام خارجی رخ می دهد.

کاربرد رانش جت در طبیعت

بسیاری از ما در زندگی خود هنگام شنا در دریا با چتر دریایی روبرو شده ایم. در هر صورت، به اندازه کافی از آنها در دریای سیاه وجود دارد. اما تعداد کمی از مردم فکر می کردند که چتر دریایی از نیروی محرکه جت نیز برای حرکت استفاده می کند. علاوه بر این، لارو سنجاقک و برخی از انواع پلانکتون های دریایی به این ترتیب حرکت می کنند. و اغلب کارایی حیوانات بی مهرگان دریایی هنگام استفاده از نیروی محرکه جت بسیار بالاتر از اختراعات تکنولوژیکی است.

نیروی محرکه جت توسط بسیاری از نرم تنان - اختاپوس، ماهی مرکب، ماهی مرکب استفاده می شود. به عنوان مثال، یک نرم تن ماهی صدف دریایی به دلیل نیروی واکنش جریان آب پرتاب شده از پوسته در هنگام فشرده سازی شدید دریچه های آن به جلو حرکت می کند.

اختاپوس

کاسه ماهی

ساقه ماهی مانند اکثر سرپایان در آب به روش زیر حرکت می کند. او آب را از طریق یک شکاف جانبی و یک قیف مخصوص جلوی بدن وارد حفره آبشش می کند و سپس با انرژی جریانی از آب را از طریق قیف به بیرون پرتاب می کند. ماهی ماهی لوله قیف را به طرف یا پشت هدایت می کند و با فشار دادن سریع آب از آن، می تواند در جهات مختلف حرکت کند.

سالپا یک حیوان دریایی با بدنی شفاف است که هنگام حرکت از طریق دهانه جلویی آب دریافت می کند و آب وارد حفره وسیعی می شود که در داخل آن آبشش ها به صورت مورب کشیده شده است. به محض اینکه حیوان یک جرعه بزرگ آب می خورد، سوراخ بسته می شود. سپس ماهیچه های طولی و عرضی سالپ منقبض می شوند، کل بدن منقبض می شود و آب از طریق دهانه خلفی به بیرون رانده می شود. واکنش جت فرار، سالپا را به جلو می راند.

موتور جت ماهی مرکب بیشترین علاقه را دارد. ماهی مرکب بزرگترین بی مهره ساکن اعماق اقیانوس است. ماهی مرکب به بالاترین کمال در ناوبری جت دست یافته اند. حتی بدن آنها با فرم های بیرونی خود از موشک کپی می کند (یا بهتر است بگوییم موشک از ماهی مرکب کپی می کند زیرا در این مورد اولویت غیرقابل انکاری دارد). هنگامی که به آرامی حرکت می کند، ماهی مرکب از یک باله الماس شکل بزرگ استفاده می کند که به صورت دوره ای خم می شود. برای پرتاب سریع از موتور جت استفاده می کند. بافت عضلانی - گوشته از همه طرف بدن نرم تن را احاطه کرده است، حجم حفره آن تقریباً نصف حجم بدن ماهی مرکب است. حیوان آب را در داخل حفره گوشته می مکد و سپس جریانی از آب را به شدت از طریق یک نازل باریک به بیرون پرتاب می کند و با فشارهای با سرعت زیاد به سمت عقب حرکت می کند. در همان زمان، هر ده شاخک ماهی مرکب به صورت گره ای بالای سرش جمع می شود و شکلی روان به خود می گیرد. نازل مجهز به یک دریچه مخصوص است و ماهیچه ها می توانند آن را بچرخانند و جهت حرکت را تغییر دهند. موتور ماهی مرکب بسیار مقرون به صرفه است، می تواند به سرعت 60 - 70 کیلومتر در ساعت برسد. (برخی از محققان بر این باورند که حتی تا 150 کیلومتر در ساعت!) جای تعجب نیست که این ماهی مرکب "اژدر زنده" نامیده می شود. با خم کردن شاخک های بسته بندی شده به سمت راست، چپ، بالا یا پایین، ماهی مرکب در یک جهت می چرخد. از آنجایی که چنین فرمانی در مقایسه با خود حیوان بسیار بزرگ است، حرکت جزئی آن برای ماهی مرکب کافی است، حتی با سرعت کامل، به راحتی از برخورد با یک مانع جلوگیری کند. چرخش شدید فرمان - و شناگر در جهت مخالف عجله می کند. بنابراین او انتهای قیف را به عقب خم کرد و اکنون ابتدا سرش را می لغزد. او آن را به سمت راست خم کرد - و فشار جت او را به سمت چپ پرتاب کرد. اما زمانی که نیاز دارید سریع شنا کنید، قیف همیشه درست بین شاخک‌ها قرار می‌گیرد، و ماهی مرکب ابتدا دم ​​می‌زند، درست همانطور که یک خرچنگ می‌دوید - واکر سریعی که از چابکی یک مسابقه‌دهنده برخوردار است.

اگر نیازی به عجله نباشد، ماهی مرکب و ماهی مرکب با باله های مواج شنا می کنند - امواج مینیاتوری از جلو به عقب روی آنها می گذرد و حیوان به زیبایی سر می خورد و گهگاه با جریانی از آب که از زیر گوشته به بیرون پرتاب می شود خود را هل می دهد. سپس تکانه های فردی که نرم تن در لحظه فوران فوران آب دریافت می کند به وضوح قابل مشاهده است. برخی از سرپایان می توانند به سرعت پنجاه و پنج کیلومتر در ساعت برسند. به نظر می رسد که هیچ کس اندازه گیری مستقیم انجام نداده است، اما این را می توان با سرعت و برد پرواز ماهی مرکب در حال پرواز قضاوت کرد. و معلوم می شود که اختاپوس ها چنین استعدادهایی در خانواده خود دارند! بهترین خلبان در میان نرم تنان ماهی مرکب Stenoteuthis است. ملوانان انگلیسی آن را مرکب پرنده ("مرکب پرنده") می نامند. این حیوان کوچکی به اندازه یک شاه ماهی است. ماهی را با چنان سرعتی تعقیب می کند که اغلب از آب بیرون می پرد و مانند یک تیر از سطح آن می گذرد. او برای نجات جان خود از دست شکارچیان - ماهی تن و ماهی خال مخالی به این ترفند متوسل می شود. مرکب خلبان با ایجاد حداکثر نیروی رانش جت در آب، به هوا بلند می شود و بیش از پنجاه متر بر فراز امواج پرواز می کند. اوج پرواز یک موشک زنده به قدری بالای آب قرار دارد که مرکب های پرنده اغلب به عرشه کشتی های اقیانوس پیما ختم می شوند. ارتفاع چهار تا پنج متری رکوردی نیست که ماهی مرکب به آسمان برود. گاهی اوقات آنها حتی بالاتر پرواز می کنند.

دکتر ریس محقق انگلیسی نرم تنان در مقاله ای علمی یک ماهی مرکب (تنها 16 سانتی متر) را توصیف کرد که پس از طی مسافت نسبتاً زیادی در هوا، روی پل یک قایق تفریحی که تقریباً هفت متر از سطح آب بلند شده بود، افتاد.

این اتفاق می افتد که تعداد زیادی ماهی مرکب در حال پرواز در یک آبشار درخشان روی کشتی می افتند. نویسنده باستانی تربیوس نیجر یک بار داستان غم انگیزی در مورد کشتی ای تعریف کرد که گفته می شود زیر وزن ماهی مرکب در حال پرواز که روی عرشه آن سقوط کرده بود غرق شد. ماهی مرکب می تواند بدون شتاب بلند شود.

اختاپوس ها هم می توانند پرواز کنند. ژان ورانی طبیعت شناس فرانسوی دید که چگونه یک اختاپوس معمولی در یک آکواریوم شتاب گرفت و ناگهان از آب به عقب پرید. او پس از تشریح یک قوس به طول حدود پنج متر در هوا، دوباره به داخل آکواریوم رفت. هنگام گرفتن سرعت برای پرش، اختاپوس نه تنها به دلیل رانش جت حرکت می کرد، بلکه با شاخک های خود پارو می زد.
اختاپوس‌های گشاد البته بدتر از ماهی مرکب شنا می‌کنند، اما در لحظات حساس می‌توانند رکوردی را برای بهترین دونده‌ها به نمایش بگذارند. کارکنان آکواریوم کالیفرنیا سعی کردند از یک اختاپوس در حال حمله به خرچنگ عکس بگیرند. اختاپوس با چنان سرعتی به سمت طعمه خود هجوم آورد که فیلم، حتی هنگام فیلمبرداری با بالاترین سرعت، همیشه حاوی چربی بود. یعنی پرتاب صدم ثانیه طول کشید! به طور معمول، اختاپوس ها نسبتا آرام شنا می کنند. جوزف سینل که مهاجرت اختاپوس ها را مطالعه کرد، محاسبه کرد: یک اختاپوس به اندازه نیم متر با سرعت متوسط ​​حدود پانزده کیلومتر در ساعت در دریا شنا می کند. هر جت آب که از قیف به بیرون پرتاب می شود، آن را دو تا دو و نیم متر به جلو هل می دهد (یا بهتر است بگوییم، به عقب، زیرا اختاپوس به سمت عقب شنا می کند).

حرکت جت را می توان در دنیای گیاهان نیز یافت. به عنوان مثال، میوه های رسیده "خیار دیوانه"، با کوچکترین لمس، از ساقه بیرون می زند و یک مایع چسبنده با دانه ها به زور از سوراخ حاصل به بیرون پرتاب می شود. خود خیار در جهت مخالف تا 12 متر پرواز می کند.

با دانستن قانون بقای تکانه، می توانید سرعت حرکت خود را در فضای باز تغییر دهید. اگر در یک قایق هستید و چندین سنگ سنگین دارید، پرتاب سنگ در جهت خاصی شما را در جهت مخالف حرکت می دهد. در فضای بیرونی هم همین اتفاق خواهد افتاد، اما در آنجا از موتورهای جت برای این کار استفاده می کنند.

همه می دانند که شلیک تفنگ با پس زدن همراه است. اگر وزن گلوله با وزن تفنگ برابر بود، با همان سرعت از هم جدا می شدند. پس زدن به این دلیل رخ می دهد که توده گازهای پرتاب شده نیروی واکنشی ایجاد می کند که به لطف آن می توان حرکت را هم در هوا و هم در فضای بدون هوا تضمین کرد. و هر چه جرم و سرعت گازهای جاری بیشتر باشد، نیروی پس زدگی شانه ما بیشتر می شود، واکنش تفنگ قوی تر، نیروی واکنشی بیشتر می شود.

کاربرد نیروی محرکه جت در فناوری

برای قرن ها، بشریت رویای پرواز فضایی را در سر می پروراند. نویسندگان داستان های علمی تخیلی ابزارهای مختلفی را برای رسیدن به این هدف پیشنهاد کرده اند. در قرن هفدهم، داستانی از نویسنده فرانسوی سیرانو دو برژرک درباره پرواز به ماه ظاهر شد. قهرمان این داستان با گاری آهنی به ماه رسید و پیوسته آهنربای قوی را روی آن پرتاب می کرد. گاری که جذب او شد، از زمین بالاتر و بالاتر رفت تا اینکه به ماه رسید. و بارون مونچاوزن گفت که او در امتداد ساقه لوبیا به ماه صعود کرد.

در پایان هزاره اول پس از میلاد، چین نیروی محرکه جت را اختراع کرد، که راکت‌ها را نیرو می‌داد - لوله‌های بامبو پر از باروت، آنها همچنین به عنوان سرگرمی استفاده می‌شدند. یکی از اولین پروژه های خودرو نیز با موتور جت بود و این پروژه متعلق به نیوتن بود

نویسنده اولین پروژه جهان از یک هواپیمای جت که برای پرواز انسانی در نظر گرفته شده بود، انقلابی روسیه N.I. کیبالچیچ. او در 3 آوریل 1881 به دلیل مشارکت در سوء قصد به امپراتور الکساندر دوم اعدام شد. او پس از محکومیت به اعدام پروژه خود را در زندان توسعه داد. کیبالچیچ نوشت: «در زندان، چند روز قبل از مرگم، مشغول نوشتن این پروژه هستم. من به امکان‌پذیری ایده‌ام ایمان دارم و این ایمان در شرایط وحشتناکم از من حمایت می‌کند... با مرگ با آرامش روبرو خواهم شد، زیرا می‌دانم ایده‌ام با من نخواهد مرد.»

ایده استفاده از موشک برای پروازهای فضایی در آغاز قرن جاری توسط دانشمند روسی کنستانتین ادواردوویچ تسیولکوفسکی مطرح شد. در سال 1903، مقاله ای از معلم ورزشگاه کالوگا به چاپ رسید. Tsiolkovsky "اکتشاف فضاهای جهان با استفاده از ابزارهای واکنشی". این کار حاوی مهمترین معادله ریاضی برای فضانوردی است که اکنون به عنوان "فرمول Tsiolkovsky" شناخته می شود، که حرکت جسمی با جرم متغیر را توصیف می کند. متعاقباً، او طرحی برای یک موتور موشک با سوخت مایع ایجاد کرد، یک طرح موشک چند مرحله ای را پیشنهاد کرد و ایده امکان ایجاد کل شهرهای فضایی در مدار پایین زمین را بیان کرد. او نشان داد که تنها وسیله ای که قادر به غلبه بر جاذبه است موشک است، یعنی. دستگاهی با موتور جت که از سوخت و اکسید کننده ای استفاده می کند که روی خود دستگاه قرار دارد.

موتور جتموتوری است که انرژی شیمیایی سوخت را به انرژی جنبشی یک جت گاز تبدیل می کند، در حالی که موتور در جهت مخالف سرعت می گیرد.

ایده K.E Tsiolkovsky توسط دانشمندان شوروی تحت رهبری آکادمیک سرگئی پاولوویچ کورولف اجرا شد. اولین ماهواره زمین مصنوعی در تاریخ در 4 اکتبر 1957 توسط موشک در اتحاد جماهیر شوروی به فضا پرتاب شد.

اصل پیشرانه جت کاربرد عملی گسترده ای در هوانوردی و فضانوردی پیدا می کند. در فضای بیرونی هیچ وسیله ای وجود ندارد که یک جسم بتواند با آن تعامل داشته باشد و در نتیجه جهت و اندازه سرعت خود را تغییر دهد، بنابراین فقط هواپیماهای جت، یعنی موشک ها، می توانند برای پروازهای فضایی استفاده شوند.

دستگاه موشک

حرکت موشک بر اساس قانون بقای تکانه است. اگر در نقطه ای از زمان جسمی از موشک دور پرتاب شود، همان تکانه را به دست می آورد، اما در جهت مخالف هدایت می شود.

هر موشکی، صرف نظر از طراحی آن، همیشه دارای پوسته و سوخت با اکسید کننده است. پوسته موشک شامل محموله (در این مورد فضاپیما)، محفظه ابزار و موتور (محفظه احتراق، پمپ ها و غیره) است.

جرم اصلی موشک سوخت با یک اکسید کننده است (اکسیدکننده برای حفظ احتراق سوخت مورد نیاز است، زیرا اکسیژن در فضا وجود ندارد).

سوخت و اکسید کننده با استفاده از پمپ ها به محفظه احتراق عرضه می شود. سوخت وقتی می سوزد به گازی با دمای بالا و فشار بالا تبدیل می شود. به دلیل اختلاف فشار زیاد در محفظه احتراق و در فضای بیرونی، گازهای حاصل از محفظه احتراق در یک جت قدرتمند از طریق یک سوکت شکل خاص به نام نازل خارج می شوند. هدف نازل افزایش سرعت جت است.

قبل از پرتاب موشک، حرکت آن صفر است. در نتیجه برهمکنش گاز در محفظه احتراق و سایر قسمت های موشک، گازی که از نازل خارج می شود، مقداری ضربه دریافت می کند. سپس موشک یک سیستم بسته است و تکانه کل آن پس از پرتاب باید صفر باشد. بنابراین، تمام پوسته موشکی که در آن قرار دارد، ضربه ای برابر با بزرگی ضربه گاز، اما در جهت مخالف دریافت می کند.

عظیم ترین قسمت موشک که برای پرتاب و شتاب کل موشک در نظر گرفته شده است مرحله اول نامیده می شود. هنگامی که اولین مرحله عظیم یک موشک چند مرحله ای تمام ذخایر سوخت خود را در حین شتاب تمام می کند، جدا می شود. شتاب بیشتر توسط مرحله دوم کم حجم تر ادامه می یابد و سرعت بیشتری را به سرعتی که قبلاً با کمک مرحله اول به دست آورده بود اضافه می کند و سپس جدا می شود. مرحله سوم به افزایش سرعت به مقدار مورد نیاز ادامه می دهد و محموله را به مدار تحویل می دهد.

اولین فردی که در فضا پرواز کرد، شهروند اتحاد جماهیر شوروی، یوری آلکسیویچ گاگارین بود. 12 آوریل 1961 او با ماهواره وستوک دور کره زمین چرخید.

موشک‌های شوروی اولین موشک‌هایی بودند که به ماه رسیدند، دور ماه چرخیدند و از سمت آن که از زمین نامرئی بود عکس گرفتند و اولین موشک‌هایی بودند که به سیاره زهره رسیدند و ابزارهای علمی را به سطح آن رساندند. در سال 1986 دو فضاپیمای شوروی به نام های وگا 1 و وگا 2 از نزدیک دنباله دار هالی را که هر 76 سال یک بار به خورشید نزدیک می شود، مورد بررسی قرار دادند.

پدیده پس زدگی، رانش جت، فرمول مشچرسکی، تسیولکوفسکی.

پدیده پس زدن زمانی مشاهده می شود که جسمی تحت تأثیر نیروهای داخلی به دو قسمت تقسیم می شود که از یکدیگر جدا می شوند.
 مثال ساده:گازهای پودری توسط یک پرتابه از لوله تفنگ خارج می شود. پرتابه در یک جهت پرواز می کند و اسلحه اگر محکم نباشد به عقب برمی گردد - پس زدگی را تجربه کرده است. قبل از شلیک اسلحه، ما یک "بدنه" داشتیم که از خود اسلحه و پرتابه داخل لوله تشکیل شده بود. بدن اصلی "از هم پاشید" - تحت تأثیر نیروهای داخلی به دو قسمت (یک تفنگ و یک پرتابه) "شکست" و به طور مستقل حرکت کرد.
 بیایید تصویر زیر را تصور کنیم.مردی که روی یخ لغزنده ایستاده است، سنگی را به سمت خاصی پرتاب می کند. پس از تجربه پس زدن، فرد شروع به سر خوردن روی یخ در جهت مخالف می کند.
"بدن" یک مرد + یک سنگ، تحت تأثیر تلاش عضلانی یک فرد، به دو قسمت "شکست" - به یک مرد و یک سنگ. توجه داشته باشید که مرد با سنگ روی یخ لغزنده قرار داده شد تا نیروی اصطکاک را به میزان قابل توجهی کاهش دهد و با موقعیتی مقابله کند که مجموع نیروهای خارجی نزدیک به صفر است و فقط نیروهای داخلی کار می کنند - مرد روی سنگ عمل می کند و آن را پرتاب می کند. و سنگ طبق قانون سوم نیوتن برای هر نفر عمل می کند. در نتیجه پدیده پس زدن مشاهده می شود.
این پدیده را می توان با استفاده از قانون بقای تکانه توضیح داد. با انتزاع از هر موقعیت زندگی، دو بدن با توده را در نظر بگیریم متر 1و متر 2، در حالت استراحت نسبت به چارچوب مرجع اینرسی (بگذارید زمین باشد). فرض می کنیم که تأثیر نیروهای خارجی بر بدن را می توان نادیده گرفت. اجازه دهید فرض کنیم که در نتیجه عمل نیروهای داخلی، سیستم متلاشی شد - یک جسم جرم متر 1سرعت گرفت v 1، و بدن دارای جرم است متر 2- سرعت v 2. قبل از فروپاشی، تکانه سیستم صفر بود ( p = 0) پس از فروپاشی می توان آن را به عنوان نشان داد

از قانون بقای تکانه نتیجه می شود که

از اینجا دریافت می کنیم:

همانطور که انتظار دارید، بردارها v 1و v 2در جهت مخالف هدایت می شوند. اگر مثلاً v 1- سرعتی که یک نفر روی یخ یک سنگ جرم را پرتاب می کند متر 1، آن v 2- سرعت یک فرد با جرم متر 2، که در اثر اعطا به دست آورد. زیرا متر 1<< m 2 ، سپس از (1) نتیجه می گیرد که

حال فرض کنید که یک دسته از بدن با توده مو متربه طور یکنواخت و مستقیم با سرعت نسبت به یک قاب مرجع ثابت (اینرسی) حرکت می کند. در نتیجه عمل نیروهای داخلی (ماهیت آنها در این مورد مهم نیست) رباط متلاشی می شود. بدن با جرم مترسرعت می گیرد تونسبت به جسمی با جرم م، به طوری که سرعت آن نسبت به چارچوب مرجع ثابت برابر شود

سرعت بدن با جرم مدر این چارچوب مرجع ما آن را به عنوان نشان می دهیم

با در نظر گرفتن سیستم اجسام بسته، از قانون بقای تکانه استفاده خواهیم کرد که بر اساس آن

پس از باز کردن پرانتز و اختصار کردن عبارت های یکسان، رابطه را بدست می آوریم

از (2) مشخص است که جهت بردارها v 1و تومقابل
یک مورد خاص جالب زمانی است که بردار به سمت بردار هدایت می شود v. در این مورد، یک جسم توده ای مپس از متلاشی شدن رباط به حرکت در جهت بردار ادامه خواهد داد v، در حالی که مدول سرعت آن در اثر پس زدن افزایش می یابد و برابر می شود v + um/M.
از پدیده پس زدگی به بررسی پیشرانه جت با استفاده از مثال حرکت موشک می پردازیم. در کلی‌ترین عبارت، این حرکت کاملاً ساده توضیح داده شده است. هنگام سوختن سوخت، گازها با سرعت بسیار زیاد از نازل موشک خارج می شوند. به دلیل پس زدن، موشک در جهت مخالف جهت جریان گاز از نازل حرکت می کند.
اجازه دهید سرعت موشک را نسبت به زمین در نقطه ای از زمان با v نشان دهیم تی. سرعت موشک در لحظه t + Δtنشان دادن توسط v + Δv. تغییر در سرعت موشک در نتیجه این واقعیت است که توده ای از گاز از آن خارج می شود. ΔMبا سرعت تودر رابطه با موشک سرعت توسرعت اگزوز نامیده می شود. در پایان دوره زمانی Δtجرم موشک همراه با سوخت کاهش یافته است ΔM. فاصله Δtفرض می کنیم آنقدر کوچک است که می توانیم فرض کنیم که جرم موشک با سوخت در یک بازه معین ثابت است و در انتهای آن در نتیجه آزاد شدن آنی توده گاز به طور ناگهانی تغییر می کند. ΔM(بعداً به سمت حد مجاز حرکت خواهیم کرد Δt → 0و در نتیجه آزادسازی ضربه ای گازها را با خروج مداوم آنها از نازل موشک جایگزین می کند). اگر جرم موشک با سوخت در حال حاضر تیمساوی با م، سپس در حال حاضر t + Δtبرابر خواهد بود M−ΔM.
بنابراین، در یک نقطه از زمان تییک موشک با سوخت وجود دارد که جرم دارد مو سرعت نسبت به زمین. در حال حاضر t + Δtوجود دارد، اولا، یک موشک پیشران دارای جرم M−ΔMو سرعت v + Δvنسبت به زمین و دوما، بخشی از گاز دارای جرم است ΔMو سرعت v+uنسبت به زمین با غفلت از تعامل موشک با اجسام خارجی، از قانون بقای تکانه استفاده می کنیم و می نویسیم:

با بزرگ کردن پرانتزها، دریافت می کنیم

آثار Mv، و ΔMvدر حال کاهش هستند. کار ΔMΔvمی توان نادیده گرفت، زیرا در اینجا دو مقدار کوچک ضرب می شوند. همانطور که معمولاً گفته می شود، چنین محصولی مقداری از درجه دوم کوچکی است. در نتیجه، رابطه (4) به شکل (مقایسه با (3)) تبدیل می شود:

اجازه دهید هر دو طرف این برابری را بر تقسیم کنیم Δt; ما گرفتیم

بیایید آن را در نظر بگیریم

و سپس از دو طرف برابری (5) تا حد در عبور می کنیم Δt → 0.

حد

شتاب آنی موشک وجود دارد.
اندازه ΔM/dtبگذارید آن را میانگین در یک دوره زمانی بنامیم Δtمصرف سوخت. اندازه

مصرف سوخت لحظه ای برای یک نقطه از زمان تی. با در نظر گرفتن نظرات ارائه شده، (6) فرم خواهد شد

شتاب a (t)ناشی از زور

که به آن نیروی واکنشی می گویند. متناسب با مصرف سوخت و سرعت جریان گاز است و در جهت مخالف سرعت جریان است.
اگر موشک پرنده تحت تأثیر چیزی غیر از نیروی واکنشی قرار گیرد Fp(t)، مقداری نیروی خارجی F(t)، سپس رابطه (7) دنبال می شود
جایگزینی با نسبت:

این رابطه تعمیم قانون دوم نیوتن برای حرکت جسمی با جرم متغیر است. این فرمول مشچرسکی نامیده شد (از نام دانشمند روسی ایوان وسوولودویچ مشچرسکی که مکانیک اجسام با جرم متغیر را مطالعه کرد).

 استخراج فرمول(فرمول Tsiolkovsky) ارتباط جرم و سرعت موشک.
اجازه دهید فرض کنیم که سوخت در بخش های جداگانه با وزن می سوزد ΔM = M/N، جایی که م- جرم موشک قبل از پرتاب بخشی از آن ΔM، آ ن- تعداد بسیار زیادی. پس از احتراق قسمت اول، جرم موشک برابر می شود

پس از احتراق قسمت دوم، جرم دوباره کاهش می یابد (1/N)–thبخشی، اما در حال حاضر از توده M 1، و برابر خواهد شد


با همین روش بیشتر بحث می کنیم، جرم موشک را بعد از احتراق پیدا می کنیم نهمینبخش ها

حال بیایید بررسی کنیم که سرعت موشک در این مورد چگونه تغییر می کند. در نرخ جریان محصول احتراق برابر با تو، وزن ΔMحرکت را از بین می برد Δp = uΔM. بر اساس قانون بقای تکانه، ضربه ای با همان بزرگی، اما جهت مخالف توسط موشک دریافت می شود که در نتیجه سرعت آن افزایش می یابد.

بنابراین، اگر در ابتدا موشک در حال استراحت بود، پس از احتراق قسمت اول با یک جرم ΔM 1 = M 0 / N، که شتاب داشت Δp 1 = M 0 u/N، سرعت موشک برابر می شود

پس از احتراق قسمت دوم سوخت توزین ΔM 2 = M 1 / N، که انگیزه را از بین برد Δp 2 /(M 1 - M 1 /N)و بالغ خواهد شد

در ادامه استدلال، سرعت موشک را پس از احتراق به دست می آوریم نهمینوعده های غذایی:

سپس جرم موشک به سرعت می رسد v

فهرست مطالب nاز این پس حذف می شود زیرا دیگر مورد نیاز نیست.
در واقع، سوخت در یک موشک نه در بخش های جداگانه، بلکه به طور مداوم می سوزد. برای رفتن به فرمولی که به درستی مورد واقعی را توصیف می کند، باید در نظر بگیرید نیک عدد فوق العاده بزرگ در این حالت می توان از واحد توان آخرین عبارت صرف نظر کرد و پس از آن به شکل


یا با افزایش نامحدود ن

این فرمول به دست آمد K.E. تسیولکوفسکیو نام او را یدک می کشد. این به وضوح نشان می دهد که موشک می تواند به سرعت بالایی برسد، اما جرم باقی مانده بسیار کمتر از جرم اصلی خواهد بود.

 مشکل 1
از وزن موشک م، با سرعت حرکت می کند v، بخشی از سوخت خارج می شود متربا سرعت تودر مورد موشک سرعت موشک چقدر خواهد بود؟ موشک پس از رها شدن چه سرعتی خواهد داشت؟ 2, 3, کبخش ها؟

راه حل

بیایید از قانون بقای حرکت استفاده کنیم. نوشتن آن در یک قاب مرجع که با سرعت اولیه موشک حرکت می کند راحت تر است v(از آنجایی که سرعت پرتاب سوخت u نسبت به موشک داده می شود). در طرح ریزی بر روی جهت حرکت موشک ما دریافت می کنیم

سرعت موشک از کجا می آید؟

در یک قاب مرجع ثابت، سرعت موشک پس از رهاسازی اولین بخش از سوخت برابر است با

ما آزاد شدن بخش دوم سوخت را در سیستمی که با سرعت حرکت می کند در نظر خواهیم گرفت v 1. از قانون بقای تکانه داریم

و در یک سیستم ثابت


بعد از کانتشار، سرعت موشک برابر خواهد بود

برای مقایسه، بیایید سرعت موشک را نیز پیدا کنیم vk/با یک بار وزن کردن سوخت k mبا همان سرعت تودر مورد موشک
برای انجام این کار، از قانون بقای تکانه استفاده می کنیم، اما آن را بلافاصله نسبت به یک چارچوب مرجع ثابت می نویسیم:

جایی که

دیدن آن آسان است v k / > v k. این نتیجه با این فرض مرتبط است که سرعت پرتاب سوخت از یک موشک در یک قاب مرجع ثابت ثابت و برابر است. v-u. در واقع، با شتاب گرفتن موشک، سرعت پرتاب سوخت کاهش می یابد (سرعت پرتاب ثابت نسبت به موشک). بنابراین اولین فرمول برای vkوضعیت واقعی را با دقت بیشتری توصیف می کند.

 مشکل 2
این موشک قبل از پرتاب جرم دارد متر 0 = 120 کیلوگرم. موشک از چه ارتفاعی عبور خواهد کرد t = 15 ثانیهبعد از روشن شدن موتورهایش؟ محاسبه مصرف سوخت μ = 4 کیلوگرم در ثانیهو سرعت جریان گاز نسبت به موشک u = 1000 متر بر ثانیهدائمی 1) میدان گرانشی زمین را یکنواخت در نظر بگیرید، 2) میدان گرانشی زمین را ناهمگن در نظر بگیرید.

راه حل

1) محور zبه صورت عمودی به سمت بالا هدایت می شود
اجازه دهید معادله مشچرسکی را در میدان گرانشی یکنواخت زمین به شکل بنویسیم

جایی که m = m 0 - μt، آ v 0- سرعت موشک در لحظه زمان تی. با جدا کردن متغیرها، معادله را بدست می آوریم

حل این معادله با شرط اولیه v 0 = 0در t = 0، فرم را دارد

جداسازی مجدد متغیرها و در نظر گرفتن شرایط اولیه z 0 = 0در t = 0، ما پیدا می کنیم

با جایگزینی مقادیر عددی، آن را از طریق پیدا می کنیم 15 ثانیهپس از پرتاب، موشک در ارتفاع حدود 3500 متری قرار می گیرد، در حالی که دارای سرعت است 540 متر بر ثانیه.

2) اجازه دهید این واقعیت را در نظر بگیریم که ناهمگنی میدان گرانشی زمین در ارتفاعات مورد نظر کم است. بنابراین، برای محاسبه حرکت در این مورد، استفاده از روش تقریب های متوالی راحت است.
اجازه دهید آر- شعاع زمین. اجازه دهید نیروی گرانش را در شکل نمایش دهیم

جایی که م- جرم زمین، λ = z/R<< 1 .
هنگامی که یک موشک در یک میدان غیر یکنواخت با قانون معینی از تغییر در جرم آن حرکت می کند، سرعت موشک را می توان به صورت مجموع نشان داد: v = v 0 + v /، جایی که v/<< v 0 . ما به همین ترتیب می نویسیم z = z 0 + z /، جایی که z/<< z 0 . جایگزینی این عبارات برای v, zو افبه معادله مشچرسکی می یابیم

در معادله به دست آمده، فقط عبارت‌های مرتبه اول کوچکی را باقی می‌گذاریم و جمله آخر را در سمت راست کنار می‌گذاریم (جمع عبارات غیر کوچک صفر می‌شود). به معادله می رسیم

جایی که z 0با فرمول (2) تعریف شده است. حالا جدا کردن متغیرها و پیدا کردن آنها آسان است

این میز گردان را می توان اولین توربین جت بخار جهان نامید.

موشک چینی

حتی قبل از آن، سال ها قبل از هرون اسکندریه، چین نیز اختراع کرد موتور جتیک دستگاه کمی متفاوت که اکنون نامیده می شود موشک آتش بازی. موشک‌های آتش‌بازی را نباید با نام‌هایشان اشتباه گرفت - موشک‌های سیگنالی که در ارتش و نیروی دریایی استفاده می‌شوند و در تعطیلات ملی نیز زیر غرش آتش‌بازی توپخانه پرتاب می‌شوند. فلرها به سادگی گلوله هایی هستند که از ماده ای فشرده می شوند که با شعله رنگی می سوزد. آنها از تپانچه های کالیبر بزرگ - راکت انداز شلیک می شوند.

فلرها گلوله هایی هستند که از ماده ای فشرده می شوند که با شعله رنگی می سوزد.

موشک چینیاین یک لوله مقوایی یا فلزی است که از یک طرف بسته شده و با ترکیب پودری پر شده است. هنگامی که این مخلوط مشتعل می شود، جریانی از گازها که با سرعت زیاد از انتهای باز لوله خارج می شود باعث می شود موشک در جهت مخالف جهت جریان گاز پرواز کند. چنین موشکی می تواند بدون کمک پرتابگر راکت بلند شود. چوبی که به بدنه موشک بسته شده است، پرواز آن را پایدارتر و مستقیم تر می کند.

آتش بازی با استفاده از موشک های چینی

ساکنان دریا

در دنیای حیوانات:

پیشرانه جت نیز در اینجا یافت می شود. ده‌ماهی، اختاپوس و برخی سرپایان دیگر نه باله دارند و نه دم قدرتمندی دارند، اما بدتر از دیگران شنا نمی‌کنند. ساکنان دریا. این موجودات نرم بدن دارای یک کیسه یا حفره نسبتاً بزرگ در بدن خود هستند. آب به داخل حفره کشیده می شود و سپس حیوان با نیروی زیادی این آب را بیرون می راند. واکنش آب خارج شده باعث می شود که حیوان در جهت مخالف جهت جریان آب شنا کند.

اختاپوس موجودی دریایی است که از نیروی محرکه جت استفاده می کند

گربه در حال سقوط

اما جالب ترین راه حرکت توسط عادی نشان داده شد گربه.

حدود صد و پنجاه سال پیش، یک فیزیکدان مشهور فرانسوی مارسل دپرساظهار داشت:

اما می دانید، قوانین نیوتن کاملاً درست نیستند. بدن می تواند با کمک نیروهای درونی حرکت کند، بدون اینکه به چیزی تکیه کند یا از چیزی دور شود.

شواهد کجاست، مصادیق کجاست؟ - شنوندگان اعتراض کردند.

مدرک می خواهید؟ اگر برای شما مقدور است. افتادن تصادفی گربه از پشت بام ثابت می کند! گربه مهم نیست که چگونه بیفتد، حتی سر به پایین، قطعا با هر چهار پنجه روی زمین می ایستد. اما گربه در حال سقوط به هیچ چیز تکیه نمی کند و از چیزی دور نمی شود، بلکه سریع و ماهرانه برمی گردد. (مقاومت هوا را می توان نادیده گرفت - بسیار ناچیز است.)

در واقع، همه این را می دانند: گربه ها، افتادن. همیشه موفق می شوند دوباره روی پای خود بایستند.

گربه ها این کار را به طور غریزی انجام می دهند، اما انسان ها می توانند آگاهانه این کار را انجام دهند. شناگرانی که از یک سکو به داخل آب می پرند، می دانند چگونه یک شکل پیچیده را اجرا کنند - یک طناب سه گانه، یعنی سه بار در هوا بچرخند، و سپس ناگهان صاف شوند، چرخش بدن خود را متوقف کنند و در آب شیرجه بزنند. یک خط مستقیم

همین حرکات، بدون تعامل با هیچ جسم خارجی، در سیرک در حین اجرای آکروبات ها - ژیمناست های هوایی قابل مشاهده است.

اجرای آکروبات ها - ژیمناست های هوایی

از گربه در حال سقوط با یک دوربین فیلمبرداری عکس گرفته شد و سپس روی صفحه نمایش، فریم به فریم بررسی کردند که گربه هنگام پرواز در هوا چه می کند. معلوم شد که گربه به سرعت پنجه خود را می چرخاند. چرخش پنجه باعث حرکت پاسخی کل بدن می شود و در جهت مخالف حرکت پنجه می چرخد. همه چیز مطابق با قوانین نیوتن اتفاق می افتد و به لطف آنها است که گربه روی پاهای خود قرار می گیرد.

در همه مواردی که موجود زنده بدون دلیل ظاهری حرکت خود را در هوا تغییر می دهد همین اتفاق می افتد.

قایق جت

مخترعان این ایده را داشتند که چرا روش شنای خود را از کاسه ماهی اتخاذ نکنند. آنها تصمیم به ساخت یک کشتی خودکششی با موتور جت. ایده قطعا قابل اجرا است. درست است، هیچ اطمینانی در موفقیت وجود نداشت: مخترعان شک داشتند که آیا چنین چیزی به نتیجه خواهد رسید قایق جتبهتر از پیچ معمولی انجام آزمایش لازم بود.

قایق جت - کشتی خودکششی با موتور جت

آنها یک بخار یدک کش قدیمی را انتخاب کردند، بدنه آن را تعمیر کردند، ملخ ها را برداشتند و یک پمپ آب جت در موتورخانه نصب کردند. این پمپ آب دریا را پمپ می کرد و از طریق یک لوله آن را با یک جت قوی به پشت عقب فشار می داد. کشتی بخار شناور بود، اما همچنان کندتر از بخارشوی پیچی حرکت می کرد. و این را می‌توان به سادگی توضیح داد: یک ملخ معمولی بدون محدودیت و تنها با آب در اطراف آن، پشت سر می‌چرخد. آب در پمپ واتر جت تقریباً دقیقاً توسط همان پیچ هدایت می شد، اما دیگر روی آب نمی چرخید، بلکه در یک لوله محکم می چرخید. اصطکاک جت آب در برابر دیوارها رخ داده است. اصطکاک فشار جت را ضعیف کرد. یک قایق بخار با پیشرانه جت آب کندتر از یک قایق پیچی حرکت می کرد و سوخت بیشتری مصرف می کرد.

با این حال، آنها ساخت چنین کشتی هایی را رها نکردند: آنها مزایای مهمی داشتند. قایق مجهز به ملخ باید در عمق آب بنشیند، در غیر این صورت ملخ بیهوده آب را کف می کند یا در هوا می چرخد. بنابراین، بخارپزهای پیچ از سطحی و تفنگ می ترسند، آنها نمی توانند در آب های کم عمق حرکت کنند. و بخاری های جت آب را می توان با کشش کم عمق و ته صاف ساخت: آنها به عمق نیاز ندارند - جایی که قایق می رود، بخار آب جت می رود.

اولین قایق های جت آب در اتحاد جماهیر شوروی در سال 1953 در کارخانه کشتی سازی کراسنویارسک ساخته شد. آنها برای رودخانه های کوچکی طراحی شده اند که قایق های بخار معمولی قادر به حرکت نیستند.

مهندسان، مخترعان و دانشمندان به ویژه زمانی که با جدیت در مورد نیروی محرکه جت مطالعه کردند سلاح گرم. اولین اسلحه ها - انواع تپانچه، تفنگ و تفنگ های خودکششی - با هر شلیک به شدت به شانه یک نفر برخورد می کند. پس از چندین ده گلوله، کتف آنقدر درد می‌کرد که سرباز دیگر نمی‌توانست هدف بگیرد. اولین توپ ها - جیر جیر، تک شاخ، کولورین و بمباران - هنگام شلیک به عقب پریدند، به طوری که اگر توپچی ها وقت نداشتند که طفره بروند و به پهلو بپرند، فلج شدند.

پس زدن اسلحه در تیراندازی دقیق اختلال ایجاد کرد، زیرا قبل از اینکه گلوله توپ یا نارنجک از لوله خارج شود، اسلحه به لرزه افتاد. این منجر به دور انداخت. معلوم شد که تیراندازی بی هدف بوده است.

تیراندازی با سلاح گرم

مهندسان مهمات بیش از چهارصد و پنجاه سال پیش مبارزه با پس زدگی را آغاز کردند. ابتدا کالسکه مجهز به یک کولتر بود که به زمین برخورد کرد و به عنوان یک تکیه گاه قوی برای اسلحه عمل کرد. سپس آنها فکر کردند که اگر اسلحه به درستی از پشت پشتیبانی شود، به طوری که جایی برای غلتیدن آن وجود نداشته باشد، پس زدن ناپدید می شود. اما اشتباه بود. قانون بقای تکانه در نظر گرفته نشد. اسلحه ها همه تکیه گاه ها را شکستند و کالسکه ها آنقدر شل شدند که اسلحه برای کارهای رزمی نامناسب شد. سپس مخترعان متوجه شدند که قوانین حرکت، مانند هر قانون طبیعت، نمی توانند به روش خود بازسازی شوند، آنها را فقط می توان با کمک علم - مکانیک "فریبنده" کرد.

آنها یک درب بازکن نسبتاً کوچک را برای پشتیبانی در کالسکه گذاشتند و لوله توپ را روی یک "سورتمه" قرار دادند به طوری که فقط یک لوله از آن دور شد و نه کل اسلحه. بشکه به یک پیستون کمپرسور متصل بود که در سیلندر خود دقیقاً مانند پیستون موتور بخار حرکت می کند. اما در سیلندر موتور بخار بخار و در کمپرسور تفنگی روغن و فنر (یا هوای فشرده) وجود دارد.

هنگامی که لوله تفنگ به عقب می چرخد، پیستون فنر را فشرده می کند. در این زمان، روغن از سوراخ های کوچک پیستون در طرف دیگر پیستون عبور می کند. اصطکاک قوی ایجاد می شود که تا حدی حرکت بشکه نورد را جذب می کند و آن را کندتر و نرم تر می کند. سپس فنر فشرده صاف می شود و پیستون و با آن لوله تفنگ را به جای اصلی خود برمی گرداند. روغن روی شیر فشار می آورد، آن را باز می کند و آزادانه به زیر پیستون برمی گردد. در هنگام شلیک سریع، لوله تفنگ تقریباً به طور مداوم به جلو و عقب حرکت می کند.

در کمپرسور تفنگی، پس زدگی توسط اصطکاک جذب می شود.

ترمز پوزه

وقتی قدرت و برد اسلحه ها افزایش یافت، کمپرسور برای خنثی کردن لگد کافی نبود. برای کمک به او اختراع شد ترمز پوزه.

ترمز دهانه فقط یک لوله فولادی کوتاه است که در انتهای بشکه نصب شده و به عنوان ادامه آن عمل می کند. قطر آن بزرگتر از قطر لوله است و بنابراین به هیچ وجه در پرواز پرتابه از لوله دخالت نمی کند. چندین سوراخ مستطیل در اطراف محیط دیواره های لوله بریده شده است.

ترمز پوزه - پس زدن سلاح گرم را کاهش می دهد

گازهای پودری که به دنبال پرتابه از لوله تفنگ خارج می شوند بلافاصله به طرفین منحرف می شوند و برخی از آنها در سوراخ های ترمز پوزه می افتند. این گازها با نیروی زیادی به دیواره سوراخ ها برخورد کرده، از آنها دفع می شوند و به بیرون پرواز می کنند، اما نه به جلو، بلکه کمی کج و عقب می روند. در عین حال، دیوارها را به جلو فشار می دهند و آنها را فشار می دهند و با آنها کل لوله تفنگ را نیز فشار می دهند. آنها به نظارت بر آتش کمک می کنند زیرا باعث می شوند که بشکه به جلو بچرخد. و در حالی که در لوله بودند، اسلحه را به عقب هل دادند. ترمز دهانه به طور قابل توجهی عقب نشینی را کاهش می دهد و آن را کاهش می دهد.

مخترعان دیگر مسیر متفاوتی را در پیش گرفتند. به جای دعوا حرکت واکنشی بشکهو سعی کردند آن را خاموش کنند، آنها تصمیم گرفتند از عقبگرد اسلحه برای تأثیرگذاری خوب استفاده کنند. این مخترعان انواع مختلفی از سلاح‌های خودکار ایجاد کردند: تفنگ، تپانچه، مسلسل و توپ، که در آن‌ها پس‌زن برای بیرون انداختن جعبه فشنگ مصرف‌شده و بارگیری مجدد سلاح به کار می‌رود.

توپخانه موشکی

شما اصلاً مجبور نیستید با پس زدن مبارزه کنید، اما از آن استفاده کنید: از این گذشته، عمل و عکس العمل (پس زدن) معادل هستند، از نظر حقوق مساوی، از نظر بزرگی مساوی هستند، پس بگذارید عمل واکنشی گازهای پودری، به جای عقب راندن لوله تفنگ، گلوله را به سمت هدف به جلو می فرستد. به این ترتیب ایجاد شد توپخانه موشکی. در آن، یک جت از گازها نه به جلو، بلکه به عقب برخورد می کند و یک واکنش رو به جلو را در پرتابه ایجاد می کند.

برای تفنگ موشکیبشکه گران قیمت و سنگین غیر ضروری است. یک لوله آهنی ارزانتر و ساده برای هدایت پرواز پرتابه کاملاً کار می کند. می توانید اصلاً بدون لوله این کار را انجام دهید و پرتابه را در امتداد دو نوار فلزی بلغزانید.

در طراحی آن، یک پرتابه موشک شبیه موشک آتش بازی است، فقط از نظر اندازه بزرگتر است. در قسمت سر آن به جای ترکیبی برای یک جرقه رنگی، یک بار انفجاری با قدرت تخریب زیاد قرار داده شده است. وسط پرتابه با باروت پر شده است که در هنگام سوختن، جریان قدرتمندی از گازهای داغ ایجاد می شود که پرتابه را به جلو می راند. در این حالت، احتراق باروت می‌تواند بخش قابل‌توجهی از زمان پرواز را به طول بینجامد و نه فقط در مدت زمان کوتاهی که یک پرتابه معمولی در لوله یک تفنگ معمولی پیشروی می‌کند. شات با چنین صدای بلندی همراه نیست.

توپخانه موشکی جوان‌تر از توپخانه معمولی نیست، و شاید حتی قدیمی‌تر: کتاب‌های چینی و عربی باستانی که بیش از هزار سال پیش نوشته شده‌اند، درباره استفاده رزمی از راکت‌ها گزارش می‌دهند.

در شرح نبردهای زمان های بعد، نه، نه و از موشک های رزمی نیز یاد خواهد شد. هنگامی که سربازان انگلیسی هند را فتح کردند، جنگجویان موشکی هندی با تیرهای دم آتشین خود، مهاجمان انگلیسی را که سرزمین مادری خود را به بردگی گرفته بودند، به وحشت انداختند. برای بریتانیایی ها در آن زمان، سلاح های جت تازگی داشت.

نارنجک های موشکی که توسط ژنرال اختراع شد K. I. کنستانتینوف، مدافعان شجاع سواستوپل در 1854-1855 حملات نیروهای انگلیسی-فرانسوی را دفع کردند.

موشک

مزیت بزرگ نسبت به توپخانه معمولی - عدم نیاز به حمل اسلحه های سنگین - توجه رهبران نظامی را به توپخانه موشکی جلب کرد. اما یک اشکال به همان اندازه بزرگ مانع از بهبود آن شد.

واقعیت این است که بار پیشران یا همان طور که می گفتند بار نیرو فقط از پودر سیاه ساخته می شد. و استفاده از پودر سیاه خطرناک است. این اتفاق افتاد که در طول تولید موشک هاپیشران منفجر شد و کارگران جان باختند. گاهی اوقات موشک هنگام پرتاب منفجر می شد و توپچی ها را می کشت. ساخت و استفاده از چنین سلاح هایی خطرناک بود. به همین دلیل فراگیر نشده است.

با این حال، کاری که با موفقیت آغاز شد، به ساخت یک فضاپیمای بین سیاره ای منجر نشد. فاشیست های آلمانی جنگ خونین جهانی را آماده و راه انداختند.

موشک

نواقص در تولید موشک توسط طراحان و مخترعان شوروی برطرف شد. در طول جنگ بزرگ میهنی آنها به ارتش ما سلاح های راکتی عالی دادند. خمپاره های گارد ساخته شد - "کاتیوشا" و RS ("ارس") اختراع شد - موشک.

موشک

از نظر کیفیت، توپخانه موشکی شوروی از همه مدل های خارجی پیشی گرفت و خسارات زیادی به دشمنان وارد کرد.

مردم شوروی با دفاع از سرزمین مادری مجبور شدند تمام دستاوردهای فناوری موشکی را در خدمت دفاع قرار دهند.

در کشورهای فاشیستی، بسیاری از دانشمندان و مهندسان، حتی قبل از جنگ، به شدت در حال توسعه پروژه هایی برای سلاح های غیرانسانی کشتار و کشتار جمعی بودند. هدف علم را این می دانستند.

هواپیمای خودران

در طول جنگ، مهندسان هیتلر چندین صد را ساختند هواپیمای خودران: پرتابه های V-1 و راکت های V-2. این پوسته‌های سیگار شکل به طول 14 متر و قطر 165 سانتی‌متر بودند. سیگار کشنده 12 تن وزن داشت. که 9 تن سوخت، 2 تن پوسته و 1 تن مواد منفجره است. "V-2" با سرعت 5500 کیلومتر در ساعت پرواز می کرد و می توانست تا ارتفاع 170-180 کیلومتری بالا برود.

این ابزارهای تخریب از نظر دقت ضربه تفاوتی نداشتند و فقط برای شلیک به اهداف بزرگی مانند شهرهای بزرگ و پرجمعیت مناسب بودند. فاشیست های آلمانی V-2 را در فاصله 200-300 کیلومتری لندن با این اعتقاد که شهر بزرگ است تولید کردند - به جایی خواهد رسید!

بعید است که نیوتن تصور کند که تجربه شوخ‌آمیز او و قوانین حرکتی که کشف کرد، اساس سلاح‌هایی را تشکیل می‌دهند که توسط خشم حیوانی نسبت به مردم ایجاد می‌شود و کل بلوک‌های لندن به ویرانه تبدیل می‌شوند و به گور افرادی تبدیل می‌شوند که اسیر شده‌اند. یورش نابینایان "FAU".

سفینه فضایی

برای قرن ها، مردم رویای پرواز در فضای بین سیاره ای، بازدید از ماه، مریخ مرموز و زهره ابری را گرامی داشته اند. بسیاری از رمان های علمی تخیلی، رمان ها و داستان های کوتاه در این زمینه نوشته شده است. نویسندگان قهرمانان خود را با قوهای آموزش دیده، بالن های هوای گرم، گلوله های توپ یا به روشی باورنکردنی دیگر به آسمان فرستادند. با این حال، همه این روش های پرواز بر اساس اختراعاتی بود که هیچ پشتوانه ای در علم نداشت. مردم فقط باور داشتند که روزی می توانند سیاره ما را ترک کنند، اما نمی دانستند چگونه می توانند این کار را انجام دهند.

دانشمند فوق العاده کنستانتین ادواردوویچ تسیولکوفسکیدر سال 1903 برای اولین بار به ایده سفر فضایی مبانی علمی داد. او ثابت کرد که مردم می توانند کره زمین را ترک کنند و موشک به عنوان وسیله ای برای این کار عمل می کند، زیرا موشک تنها موتوری است که برای حرکت خود نیازی به پشتیبانی خارجی ندارد. از همین رو موشکتوانایی پرواز در فضای بدون هوا

دانشمند کنستانتین ادواردوویچ تسیولکوفسکی ثابت کرد که مردم می توانند کره زمین را با موشک ترک کنند.

از نظر ساختار، فضاپیما باید شبیه موشک باشد، فقط در سر آن یک کابین برای مسافران و ابزار وجود دارد و بقیه فضا توسط یک منبع مخلوط قابل احتراق و یک موتور اشغال خواهد شد.

برای دادن سرعت لازم به کشتی، سوخت مناسب مورد نیاز است. باروت و سایر مواد منفجره به هیچ وجه مناسب نیستند: آنها هم خطرناک هستند و هم خیلی سریع می سوزند و حرکت طولانی مدت ندارند. K. E. Tsiolkovsky استفاده از سوخت مایع را توصیه کرد: الکل، بنزین یا هیدروژن مایع، سوختن در جریان اکسیژن خالص یا برخی از عوامل اکسید کننده دیگر. همه به درستی این توصیه پی بردند، زیرا در آن زمان بهترین سوخت را نمی شناختند.

اولین موشک با سوخت مایع به وزن شانزده کیلوگرم در 10 آوریل 1929 در آلمان آزمایش شد. موشک آزمایشی قبل از اینکه مخترع و همه حاضران بتوانند محل پرواز آن را ردیابی کنند به هوا برخاست و از دید ناپدید شد. پس از آزمایش امکان یافتن موشک وجود نداشت. دفعه بعد، مخترع تصمیم گرفت موشک را "پیشدست" کند و طنابی به طول چهار کیلومتر به آن بست. موشک بلند شد و دم طناب خود را به پشت خود کشید. او دو کیلومتر طناب را بیرون کشید، آن را شکست و در مسیر نامعلومی به دنبال سلف خود رفت. و این فراری نیز پیدا نشد.

>>فیزیک: پیشرانه جت

قوانین نیوتن به توضیح یک پدیده مکانیکی بسیار مهم کمک می کند - نیروی محرکه جتاین نامی است که به حرکت یک جسم داده می شود که زمانی رخ می دهد که بخشی از آن با هر سرعتی از آن جدا شود.

به عنوان مثال، یک توپ لاستیکی کودکان را در نظر می گیریم، آن را باد کرده و رها می کنیم. خواهیم دید که وقتی هوا شروع به ترک آن در یک جهت می کند، خود توپ در جهت دیگر پرواز می کند. این حرکت واکنشی است.

برخی از نمایندگان دنیای حیوانات، مانند ماهی مرکب و اختاپوس، بر اساس اصل رانش جت حرکت می کنند. به طور دوره ای آبی را که جذب می کنند بیرون می اندازند، می توانند به سرعت 60-70 کیلومتر در ساعت برسند. چتر دریایی، ده ماهی و برخی دیگر از حیوانات به روشی مشابه حرکت می کنند.

نمونه هایی از رانش جت را می توان در دنیای گیاهان نیز یافت. به عنوان مثال، میوه های رسیده یک خیار "دیوانه"، با سبک ترین لمس، از ساقه بیرون می زند و از سوراخ ایجاد شده در محل ساقه جدا شده، مایع تلخی با دانه ها به زور به بیرون پرتاب می شود، در حالی که خود خیارها پرواز می کنند. خاموش در جهت مخالف

حرکت واکنشی که هنگام رها شدن آب رخ می دهد را می توان در آزمایش زیر مشاهده کرد. آب را در یک قیف شیشه ای که به یک لوله لاستیکی با نوک L شکل متصل است بریزید (شکل 20). خواهیم دید که هنگامی که آب شروع به خروج از لوله می کند، خود لوله شروع به حرکت کرده و در جهت مخالف جهت جریان آب منحرف می شود.

پروازها بر اساس اصل رانش جت است موشک ها. موشک فضایی مدرن هواپیمای بسیار پیچیده ای است که از صدها هزار و میلیون ها قطعه تشکیل شده است. جرم موشک بسیار زیاد است از جرم سیال کار (یعنی گازهای داغی که در نتیجه احتراق سوخت ایجاد می شود و به صورت جریان جت منتشر می شود) و نهایی یا به قول خودشان "خشک" است. جرم موشک باقی مانده پس از پرتاب سیال عامل از موشک.

جرم "خشک" موشک، به نوبه خود، از جرم ساختار (یعنی پوسته موشک، موتورها و سیستم کنترل آن) و جرم محموله (یعنی تجهیزات علمی، بدنه موشک) تشکیل شده است. فضاپیمای پرتاب شده به مدار، خدمه و سیستم پشتیبانی حیات کشتی).

با انقضای سیال کار، مخازن آزاد شده، قسمت های اضافی پوسته و غیره شروع به بار کردن موشک با محموله های غیر ضروری می کنند و سرعت گرفتن را دشوار می کنند. بنابراین برای دستیابی به سرعت های کیهانی از راکت های کامپوزیت (یا چند مرحله ای) استفاده می شود (شکل 21). در ابتدا فقط بلوک های مرحله اول در چنین موشک هایی کار می کنند وقتی ذخایر سوخت در آنها تمام می شود، آنها جدا می شوند و مرحله دوم روشن می شود. پس از اتمام سوخت موجود در آن، آن را نیز جدا می کنند و مرحله سوم را روشن می کنند. مقاومت هوا هنگام پرواز موشک در جو زمین.

هنگامی که یک جت گاز با سرعت زیاد از یک موشک به بیرون پرتاب می شود، خود موشک به سمت مخالف حرکت می کند. چرا این اتفاق می افتد؟

طبق قانون سوم نیوتن، نیروی F که موشک بر روی سیال عامل اثر می‌کند، از نظر بزرگی برابر و در جهت مخالف نیروی F است که سیال عامل روی بدنه موشک با آن وارد می‌شود:
F" = F (12.1)
نیروی F» (که به آن نیروی واکنشی می گویند) موشک را شتاب می دهد.

ارسال شده توسط خوانندگان از سایت های اینترنتی

کتابخانه آنلاین با کتاب و کتاب، طرح درس فیزیک هشتم، دانلود تست فیزیک، کتاب و کتاب درسی طبق برنامه ریزی تقویم فیزیک هشتم

محتوای درس یادداشت های درسیفن آوری های تعاملی روش های شتاب ارائه درس فریم پشتیبانی می کند تمرین کارها و تمرین ها کارگاه های خودآزمایی، آموزش ها، موارد، کوئست ها سوالات بحث تکلیف سوالات بلاغی از دانش آموزان تصاویر صوتی، کلیپ های ویدئویی و چند رسانه ایعکس، عکس، گرافیک، جداول، نمودار، طنز، حکایت، جوک، کمیک، تمثیل، گفته ها، جدول کلمات متقاطع، نقل قول افزونه ها چکیده هاترفندهای مقاله برای گهواره های کنجکاو کتاب های درسی پایه و فرهنگ لغت اضافی اصطلاحات دیگر بهبود کتب درسی و دروستصحیح اشتباهات کتاب درسیبه روز رسانی یک قطعه در کتاب درسی، عناصر نوآوری در درس، جایگزینی دانش منسوخ شده با دانش جدید فقط برای معلمان درس های کاملبرنامه تقویم برای سال دروس تلفیقی