คำจำกัดความของแรงขับเจ็ท Rocker dragonfly เจ็ทปั๊ม

ยานอวกาศหลายตันทะยานขึ้นไปบนท้องฟ้า และแมงกะพรุนใส แมงกะพรุน ปลาหมึก และหมึกยักษ์ที่โปร่งใส เคลื่อนตัวอย่างคล่องแคล่วในน่านน้ำทะเล - พวกมันมีอะไรที่เหมือนกัน? ปรากฎว่าทั้งสองกรณีใช้หลักการขับเคลื่อนไอพ่นในการเคลื่อนที่ เป็นหัวข้อที่บทความของเราในวันนี้ทุ่มเทให้กับ

มาดูประวัติศาสตร์กัน

ที่สุด ข้อมูลที่เชื่อถือได้ครั้งแรกเกี่ยวกับจรวดมีอายุย้อนไปถึงศตวรรษที่ 13พวกมันถูกใช้โดยชาวอินเดีย จีน อาหรับ และยุโรปในการปฏิบัติการรบเป็นอาวุธทางการทหารและอาวุธสัญญาณ จากนั้นติดตามการลืมอุปกรณ์เหล่านี้เกือบสมบูรณ์เป็นเวลาหลายศตวรรษ

ในรัสเซีย แนวคิดในการใช้เครื่องยนต์ไอพ่นฟื้นขึ้นมาจากผลงานของ Nikolai Kibalchich นักปฏิวัติ Narodnaya Volya เขานั่งอยู่ในคุกใต้ดินของราชวงศ์ เขาได้พัฒนาโครงการรัสเซียของเครื่องยนต์ไอพ่นและเครื่องบินสำหรับผู้คน Kibalchich ถูกประหารชีวิตและเป็นเวลาหลายปีที่โครงการของเขากำลังรวบรวมฝุ่นในจดหมายเหตุของตำรวจลับของซาร์

แนวคิดหลัก ภาพวาดและการคำนวณของบุคคลที่มีความสามารถและกล้าหาญนี้ได้รับการพัฒนาเพิ่มเติมในผลงานของ K. E. Tsiolkovsky ผู้เสนอให้ใช้พวกเขาสำหรับการสื่อสารระหว่างดาวเคราะห์ ตั้งแต่ปี พ.ศ. 2446 ถึง พ.ศ. 2457 เขาได้ตีพิมพ์ผลงานจำนวนหนึ่ง ซึ่งเขาพิสูจน์ให้เห็นถึงความเป็นไปได้ในการใช้แรงขับเจ็ทในการสำรวจอวกาศและยืนยันความเป็นไปได้ของการใช้จรวดหลายขั้นตอน

การพัฒนาทางวิทยาศาสตร์หลายอย่างของ Tsiolkovsky ยังคงใช้ในวิทยาศาสตร์จรวด

ขีปนาวุธชีวภาพ

เกิดขึ้นได้อย่างไร ความคิดที่จะย้ายโดยการผลักกระแสเจ็ตสตรีมของคุณเอง?บางทีการเฝ้าดูชีวิตทางทะเลอย่างใกล้ชิดผู้อยู่อาศัยในเขตชายฝั่งสังเกตว่าสิ่งนี้เกิดขึ้นได้อย่างไรในโลกของสัตว์

ตัวอย่างเช่น, หอยเชลล์เคลื่อนที่เนื่องจากแรงปฏิกิริยาของแรงดันน้ำที่พุ่งออกจากเปลือกในระหว่างการบีบอัดอย่างรวดเร็วของวาล์ว แต่เขาจะไม่มีวันตามนักว่ายน้ำที่เร็วที่สุด - ปลาหมึก

ร่างรูปร่างจรวดของพวกมันพุ่งหางไปข้างหน้า โยนน้ำที่เก็บไว้ออกจากกรวยพิเศษ เคลื่อนที่ตามหลักการเดียวกัน บีบน้ำออกโดยทำให้โดมโปร่งใสหดตัว

ธรรมชาติมอบ "เครื่องยนต์ไอพ่น" และพืชที่เรียกว่า "แตงกวาพ่น".เมื่อผลของมันสุกเต็มที่ เมื่อสัมผัสเพียงเล็กน้อย มันจะยิงกลูเตนด้วยเมล็ดพืช ทารกในครรภ์ถูกโยนไปในทิศทางตรงกันข้ามในระยะทางสูงสุด 12 เมตร!

ทั้งสิ่งมีชีวิตในทะเลและพืชไม่ทราบกฎทางกายภาพที่เป็นรากฐานของโหมดการเคลื่อนไหวนี้ เราจะพยายามคิดออก

พื้นฐานทางกายภาพของหลักการขับเคลื่อนไอพ่น

เริ่มต้นด้วยการทดลองง่ายๆ เป่าลมยางและโดยไม่ผูกมัด เราจะปล่อยให้บินไปอย่างเสรี การเคลื่อนที่อย่างรวดเร็วของลูกบอลจะดำเนินต่อไปตราบใดที่กระแสอากาศที่ไหลออกมาจากลูกบอลนั้นแรงพอ

เพื่ออธิบายผลลัพธ์ของประสบการณ์นี้ เราควรหันไปหากฎข้อที่สามซึ่งระบุว่า วัตถุทั้งสองมีปฏิสัมพันธ์กับกองกำลังที่มีขนาดเท่ากันและมีทิศทางตรงกันข้ามดังนั้น แรงที่ลูกบอลกระทำต่อไอพ่นของอากาศที่หลุดออกมาจากลูกบอลจะเท่ากับแรงที่อากาศขับไล่ลูกบอลออกจากตัวมันเอง

ลองย้ายเหตุผลนี้ไปที่จรวด อุปกรณ์เหล่านี้ด้วยความเร็วสูงจะกำจัดมวลบางส่วนออกไปซึ่งเป็นผลมาจากการที่พวกเขาได้รับการเร่งความเร็วในทิศทางตรงกันข้าม

จากมุมมองของฟิสิกส์ นี่ กระบวนการนี้อธิบายอย่างชัดเจนโดยกฎการอนุรักษ์โมเมนตัมโมเมนตัมเป็นผลคูณของมวลและความเร็วของร่างกาย (mv) ขณะที่จรวดหยุดนิ่ง ความเร็วและโมเมนตัมของจรวดจะเป็นศูนย์ หากกระแสเจ็ตพุ่งออกมา ส่วนที่เหลือตามกฎการอนุรักษ์โมเมนตัม จะต้องได้รับความเร็วจนทำให้โมเมนตัมทั้งหมดยังคงเท่ากับศูนย์

ลองดูที่สูตร:

m g v g + m p v p =0;

m g v g \u003d - m p v p

ที่ไหน m g v gโมเมนตัมที่เกิดจากไอพ่นของก๊าซ m p v p โมเมนตัมที่ได้รับจากจรวด

เครื่องหมายลบแสดงว่าทิศทางการเคลื่อนที่ของจรวดและกระแสน้ำพุ่งอยู่ตรงข้าม

อุปกรณ์และหลักการทำงานของเครื่องยนต์ไอพ่น

ในด้านเทคโนโลยี เครื่องยนต์ไอพ่นขับเคลื่อนเครื่องบิน จรวด และนำยานอวกาศขึ้นสู่วงโคจร ขึ้นอยู่กับวัตถุประสงค์ พวกเขามีอุปกรณ์ที่แตกต่างกัน แต่แต่ละคนมีแหล่งเชื้อเพลิง ห้องสำหรับการเผาไหม้ และหัวฉีดที่เร่งกระแสเจ็ท

สถานีอัตโนมัติระหว่างดาวเคราะห์ยังติดตั้งช่องเครื่องมือและห้องโดยสารพร้อมระบบช่วยชีวิตสำหรับนักบินอวกาศ

จรวดอวกาศสมัยใหม่เป็นเครื่องบินที่ซับซ้อนหลายขั้นตอนซึ่งใช้ความสำเร็จล่าสุดในด้านวิศวกรรม หลังจากปล่อย เชื้อเพลิงในระยะล่างจะเผาไหม้ก่อน หลังจากนั้นจะแยกออกจากจรวด ลดมวลรวมและเพิ่มความเร็ว

จากนั้นเชื้อเพลิงจะถูกใช้ในขั้นตอนที่สองและอื่น ๆ ในที่สุดเครื่องบินก็ถูกนำไปยังวิถีที่กำหนดและเริ่มบินอิสระ

มาฝันกันหน่อย

นักฝันและนักวิทยาศาสตร์ผู้ยิ่งใหญ่ K.E. Tsiolkovsky ให้ความเชื่อมั่นแก่คนรุ่นหลังว่าเครื่องยนต์ไอพ่นจะช่วยให้มนุษยชาติแยกตัวออกจากชั้นบรรยากาศของโลกและพุ่งเข้าสู่อวกาศ คำทำนายของเขาเป็นจริง ยานอวกาศสำรวจดวงจันทร์และดาวหางที่อยู่ห่างไกลได้สำเร็จ

ในอวกาศใช้เครื่องยนต์ขับเคลื่อนด้วยของเหลว การใช้ผลิตภัณฑ์ปิโตรเลียมเป็นเชื้อเพลิง แต่ความเร็วที่สามารถทำได้ด้วยความช่วยเหลือนั้นไม่เพียงพอสำหรับเที่ยวบินที่ยาวนานมาก

บางทีคุณผู้อ่านที่รักของเราจะได้เห็นเที่ยวบินของมนุษย์โลกไปยังกาแลคซีอื่นบนยานพาหนะที่มีเครื่องยนต์นิวเคลียร์ เทอร์โมนิวเคลียร์ หรือไอพ่น

ถ้าข้อความนี้เป็นประโยชน์กับคุณ ฉันยินดีที่จะพบคุณ

พลังขับเจ็ทในธรรมชาติและเทคโนโลยี

บทคัดย่อทางฟิสิกส์

ขับเคลื่อนด้วยไอพ่น- การเคลื่อนไหวที่เกิดขึ้นเมื่อส่วนหนึ่งแยกออกจากร่างกายด้วยความเร็วที่กำหนด

แรงปฏิกิริยาเกิดขึ้นโดยไม่มีปฏิสัมพันธ์กับวัตถุภายนอก

การประยุกต์ใช้แรงขับเจ็ทในธรรมชาติ

พวกเราหลายคนในชีวิตของเราได้พบกันขณะว่ายน้ำในทะเลกับแมงกะพรุน ไม่ว่าในกรณีใดในทะเลดำก็เพียงพอแล้ว แต่มีเพียงไม่กี่คนที่คิดว่าแมงกะพรุนยังใช้แรงขับเจ็ทเพื่อเคลื่อนที่ไปมา นอกจากนี้ นี่คือลักษณะการเคลื่อนที่ของตัวอ่อนแมลงปอและแพลงก์ตอนในทะเลบางชนิด และบ่อยครั้งที่ประสิทธิภาพของสัตว์ไม่มีกระดูกสันหลังในทะเลเมื่อใช้ระบบขับเคลื่อนด้วยไอพ่นนั้นสูงกว่าการประดิษฐ์ทางเทคนิคมาก

หอยหลายชนิดใช้แรงขับเจ็ท - ปลาหมึก, ปลาหมึก, ปลาหมึก ตัวอย่างเช่น หอยเชลล์ทะเลเคลื่อนที่ไปข้างหน้าเนื่องจากแรงปฏิกิริยาของกระแสน้ำที่พุ่งออกมาจากเปลือกในระหว่างการกดวาล์วอย่างแหลมคม

ปลาหมึกยักษ์

ปลาหมึก

ปลาหมึก เช่นเดียวกับปลาหมึกส่วนใหญ่ เคลื่อนไหวในน้ำในลักษณะต่อไปนี้ เธอนำน้ำเข้าไปในช่องเหงือกผ่านร่องด้านข้างและกรวยพิเศษที่ด้านหน้าของร่างกาย จากนั้นจึงพ่นกระแสน้ำอย่างแรงผ่านช่องทาง ปลาหมึกนำหลอดกรวยไปทางด้านข้างหรือด้านหลัง และบีบน้ำออกอย่างรวดเร็ว สามารถเคลื่อนที่ไปในทิศทางต่างๆ ได้

สลปะเป็นสัตว์ทะเลที่มีลำตัวโปร่งแสงเมื่อเคลื่อนที่จะได้รับน้ำผ่านช่องเปิดด้านหน้าและน้ำจะเข้าสู่โพรงกว้างภายในเหงือกจะยืดออกในแนวทแยงมุม ทันทีที่สัตว์กินน้ำขนาดใหญ่ รูก็ปิดลง จากนั้นกล้ามเนื้อตามยาวและตามขวางของซัลปาหดตัว เกร็งทั้งตัว และน้ำถูกผลักออกทางช่องด้านหลัง ปฏิกิริยาของไอพ่นที่ไหลออกมาผลักซัลปาไปข้างหน้า

สิ่งที่น่าสนใจที่สุดคือเครื่องยนต์เจ็ทปลาหมึก ปลาหมึกเป็นสัตว์ไม่มีกระดูกสันหลังที่ใหญ่ที่สุดในมหาสมุทร ปลาหมึกได้มาถึงระดับสูงสุดของความเป็นเลิศในการนำทางด้วยเจ็ท พวกเขายังมีร่างกายที่มีรูปแบบภายนอกที่คัดลอกจรวด (หรือดีกว่า จรวดคัดลอกปลาหมึก เพราะมันมีความสำคัญที่เถียงไม่ได้ในเรื่องนี้) เมื่อเคลื่อนที่ช้าๆ ปลาหมึกจะใช้ครีบรูปเพชรขนาดใหญ่ซึ่งโค้งงอเป็นระยะ เขาใช้เครื่องยนต์เจ็ตเพื่อการขว้างอย่างรวดเร็ว เนื้อเยื่อของกล้ามเนื้อ - เสื้อคลุมล้อมรอบร่างกายของหอยจากทุกด้านปริมาตรของโพรงนั้นเกือบครึ่งหนึ่งของปริมาตรของร่างกายของปลาหมึก สัตว์ดูดน้ำเข้าไปในโพรงเสื้อคลุม และจากนั้นก็พ่นน้ำออกทางหัวฉีดแคบๆ และเคลื่อนที่ถอยหลังด้วยความเร็วสูง ในกรณีนี้ หนวดปลาหมึกทั้งสิบตัวจะถูกรวบรวมเป็นปมเหนือหัวและได้รูปทรงที่เพรียวบาง หัวฉีดมีวาล์วพิเศษและกล้ามเนื้อสามารถหมุนได้เพื่อเปลี่ยนทิศทางของการเคลื่อนไหว เครื่องยนต์ปลาหมึกประหยัดมากสามารถเข้าถึงความเร็วสูงสุด 60 - 70 กม. / ชม. (นักวิจัยบางคนเชื่อว่าสูงถึง 150 กม. / ชม.!) ปลาหมึกถูกเรียกว่า "ตอร์ปิโดที่มีชีวิต" ไม่ใช่เรื่องไร้สาระ ดัดหนวดที่พับเป็นมัดไปทางขวา ซ้าย ขึ้นหรือลง ปลาหมึกจะหมุนไปในทิศทางใดทิศทางหนึ่ง เนื่องจากพวงมาลัยดังกล่าวมีขนาดใหญ่มากเมื่อเปรียบเทียบกับตัวสัตว์ การเคลื่อนตัวเพียงเล็กน้อยก็เพียงพอแล้วที่ปลาหมึกจะหลบหลีกการชนกับสิ่งกีดขวางได้แม้จะใช้ความเร็วเต็มที่ก็ตาม การหมุนพวงมาลัยที่แหลมคม - และนักว่ายน้ำก็วิ่งไปในทิศทางตรงกันข้าม ตอนนี้เขาก้มปลายกรวยกลับและตอนนี้เลื่อนหัวไปก่อน เขาโค้งไปทางขวา - และไอพ่นผลักเขาไปทางซ้าย แต่เมื่อคุณต้องการว่ายน้ำอย่างรวดเร็ว กรวยจะยื่นออกมาระหว่างหนวดเสมอ และปลาหมึกก็วิ่งไปข้างหน้าด้วยหางเหมือนมะเร็งวิ่งหนี - นักวิ่งที่มีความคล่องตัวของม้า

หากไม่จำเป็นต้องรีบ ปลาหมึกและปลาหมึกจะแหวกว่าย ครีบครีบของพวกมัน - คลื่นขนาดเล็กวิ่งผ่านพวกมันจากด้านหน้าไปด้านหลัง และสัตว์ก็ร่อนอย่างสง่างาม บางครั้งดันตัวเองด้วยกระแสน้ำที่พุ่งออกมาจากใต้เสื้อคลุม จากนั้นจะเห็นได้ชัดเจนว่าการกระแทกแต่ละตัวที่หอยได้รับในขณะที่การระเบิดของไอพ่นน้ำจะมองเห็นได้ชัดเจน ปลาหมึกบางตัวสามารถเข้าถึงความเร็วได้ถึงห้าสิบห้ากิโลเมตรต่อชั่วโมง ดูเหมือนว่าจะไม่มีใครทำการวัดโดยตรง แต่สิ่งนี้สามารถตัดสินได้จากความเร็วและระยะของปลาหมึกบิน และปรากฎว่ามีพรสวรรค์ในญาติของหมึก! นักบินที่ดีที่สุดในหมู่หอยคือปลาหมึก stenoteuthis ชาวเรืออังกฤษเรียกมันว่า ปลาหมึกบิน ("ปลาหมึกบิน") นี่คือสัตว์ตัวเล็กขนาดเท่าปลาเฮอริ่ง เขาไล่ตามปลาด้วยความรวดเร็วจนเขามักจะกระโดดขึ้นจากน้ำ พุ่งไปเหนือผิวน้ำเหมือนลูกศร เขายังใช้กลอุบายนี้เพื่อช่วยชีวิตเขาจากผู้ล่า - ปลาทูน่าและปลาแมคเคอเรล ปลาหมึกนำร่องบินขึ้นไปในอากาศและบินเหนือคลื่นมากกว่าห้าสิบเมตรหลังจากพัฒนาแรงขับเจ็ทสูงสุดในน้ำ สุดยอดของการบินของจรวดที่มีชีวิตอยู่สูงเหนือน้ำที่ปลาหมึกบินมักจะตกลงบนดาดฟ้าของเรือที่แล่นไปในมหาสมุทร สี่หรือห้าเมตรไม่ใช่ความสูงที่ปลาหมึกจะลอยขึ้นไปบนฟ้า บางครั้งพวกมันก็บินสูงขึ้นไปอีก

ดร. รีส นักวิจัยหอยชาวอังกฤษบรรยายไว้ในบทความทางวิทยาศาสตร์ว่า ปลาหมึก (ยาวเพียง 16 เซนติเมตร) ซึ่งเมื่อบินในอากาศเป็นระยะทางพอสมควร ตกลงบนสะพานของเรือยอทช์ ซึ่งสูงเกือบเจ็ดเมตรเหนือน้ำ

มันเกิดขึ้นที่ปลาหมึกบินจำนวนมากตกลงบนเรือในน้ำตกที่เป็นประกายระยิบระยับ นักเขียนโบราณ Trebius Niger เคยเล่าเรื่องที่น่าเศร้าเกี่ยวกับเรือลำหนึ่งที่ถูกกล่าวหาว่าจมอยู่ใต้น้ำหนักของปลาหมึกบินที่ตกลงบนดาดฟ้าเรือ ปลาหมึกสามารถบินได้โดยไม่ต้องเร่ง

ปลาหมึกยังบินได้ นักธรรมชาติวิทยาชาวฝรั่งเศส ฌอง เวรานี เห็นปลาหมึกยักษ์ตัวหนึ่งเร่งความเร็วในตู้ปลา และจู่ๆ ก็กระโดดขึ้นจากน้ำไปข้างหลัง เขาอธิบายโค้งยาวประมาณห้าเมตรขึ้นไปในอากาศ เขากลับเข้าไปในพิพิธภัณฑ์สัตว์น้ำ เพิ่มความเร็วในการกระโดด ปลาหมึกยักษ์ไม่เพียงเคลื่อนที่ได้เนื่องจากแรงขับของไอพ่นเท่านั้น แต่ยังพายเรือด้วยหนวดด้วย
แน่นอนว่าหมึกกระดองว่ายน้ำแย่กว่าปลาหมึก แต่ในช่วงเวลาวิกฤติ พวกมันสามารถแสดงคลาสบันทึกสำหรับนักวิ่งที่เก่งที่สุดได้ เจ้าหน้าที่พิพิธภัณฑ์สัตว์น้ำแคลิฟอร์เนียพยายามถ่ายรูปปลาหมึกที่โจมตีปู ปลาหมึกยักษ์วิ่งไปที่เหยื่อด้วยความเร็วที่ในภาพยนตร์เรื่องนี้แม้จะยิงด้วยความเร็วสูงสุด แต่ก็มีสารหล่อลื่นอยู่เสมอ ดังนั้น การโยนจึงกินเวลาเป็นร้อยวินาที! ปกติแล้วหมึกจะว่ายค่อนข้างช้า Joseph Signl ผู้ศึกษาการย้ายถิ่นของปลาหมึก คำนวณว่าปลาหมึกยักษ์ครึ่งเมตรแหวกว่ายในทะเลด้วยความเร็วเฉลี่ยประมาณ 15 กิโลเมตรต่อชั่วโมง น้ำแต่ละลำที่พุ่งออกจากกรวยจะดันไปข้างหน้า (หรือมากกว่านั้น ถอยหลัง ขณะที่ปลาหมึกแหวกว่ายไปข้างหลัง) สองถึงสองเมตรครึ่ง

การเคลื่อนที่แบบเจ็ตสามารถพบได้ในโลกของพืช ตัวอย่างเช่น ผลไม้สุกของ "แตงกวาบ้า" ที่สัมผัสเพียงเล็กน้อยจะกระเด้งออกจากก้านและของเหลวเหนียวที่มีเมล็ดจะถูกขับออกด้วยแรงจากรูที่เกิดขึ้น แตงกวาบินไปในทิศทางตรงกันข้ามสูงถึง 12 เมตร

เมื่อรู้กฎการอนุรักษ์โมเมนตัม คุณสามารถเปลี่ยนความเร็วของการเคลื่อนที่ในพื้นที่เปิดโล่งได้ หากคุณอยู่ในเรือและมีก้อนหินหนักๆ อยู่ การขว้างก้อนหินไปในทิศทางใดทิศทางหนึ่งจะทำให้คุณเคลื่อนไปในทิศทางตรงกันข้าม สิ่งเดียวกันจะเกิดขึ้นในอวกาศ แต่ใช้เครื่องยนต์ไอพ่นสำหรับสิ่งนี้

ทุกคนรู้ดีว่าการยิงจากปืนนั้นมาพร้อมกับแรงถีบกลับ ถ้าน้ำหนักของกระสุนเท่ากับน้ำหนักของปืน พวกมันก็จะบินออกจากกันด้วยความเร็วเท่ากัน การหดตัวเกิดขึ้นเนื่องจากมวลของก๊าซที่ถูกทิ้งจะสร้างแรงปฏิกิริยา เนื่องจากการเคลื่อนที่สามารถมั่นใจได้ทั้งในอากาศและในที่ที่ไม่มีอากาศ และยิ่งมวลและความเร็วของก๊าซที่ไหลออกมากเท่าใด ไหล่ของเราก็ยิ่งรู้สึกถึงแรงถีบกลับมากขึ้น ปฏิกิริยาของปืนยิ่งแรง แรงปฏิกิริยายิ่งมากขึ้น

การใช้แรงขับเจ็ทในเทคโนโลยี

เป็นเวลาหลายศตวรรษ ที่มนุษย์ใฝ่ฝันถึงการบินในอวกาศ นักเขียนนิยายวิทยาศาสตร์ได้เสนอวิธีการที่หลากหลายเพื่อให้บรรลุเป้าหมายนี้ ในศตวรรษที่ 17 นักเขียนชาวฝรั่งเศสชื่อ Cyrano de Bergerac ได้กล่าวถึงเที่ยวบินไปยังดวงจันทร์ ฮีโร่ของเรื่องนี้ไปที่ดวงจันทร์ในเกวียนเหล็กซึ่งเขาขว้างแม่เหล็กแรงสูงตลอดเวลา เมื่อดึงดูดเขา เกวียนก็สูงขึ้นเรื่อย ๆ เหนือพื้นโลกจนกระทั่งถึงดวงจันทร์ และบารอนมันเชาเซ่นบอกว่าเขาปีนขึ้นไปบนก้านถั่วบนดวงจันทร์

ในตอนท้ายของสหัสวรรษแรก จีนได้คิดค้นระบบขับเคลื่อนไอพ่นที่ขับเคลื่อนจรวด ซึ่งเป็นท่อไม้ไผ่ที่บรรจุดินปืน พวกมันถูกใช้อย่างสนุกสนาน หนึ่งในโครงการรถยนต์แรกๆ ก็ใช้เครื่องยนต์ไอพ่นเช่นกัน และโครงการนี้เป็นของ Newton

ผู้เขียนโครงการแรกของโลกเกี่ยวกับเครื่องบินเจ็ทที่ออกแบบมาสำหรับการบินของมนุษย์คือนักปฏิวัติชาวรัสเซีย N.I. คิบาลชิช เขาถูกประหารชีวิตเมื่อวันที่ 3 เมษายน พ.ศ. 2424 เนื่องจากมีส่วนร่วมในการลอบสังหารจักรพรรดิอเล็กซานเดอร์ที่ 2 เขาพัฒนาโครงการของเขาในคุกหลังจากโทษประหารชีวิต Kibalchich เขียนว่า: “ในขณะที่อยู่ในคุก สองสามวันก่อนที่ฉันจะเสียชีวิต ฉันกำลังเขียนโครงการนี้ ฉันเชื่อในความเป็นไปได้ของความคิดของฉัน และความเชื่อนี้สนับสนุนฉันในตำแหน่งที่เลวร้ายของฉัน ... ฉันจะเผชิญหน้ากับความตายอย่างสงบ โดยรู้ว่าความคิดของฉันจะไม่ตายไปพร้อมกับฉัน

แนวคิดในการใช้จรวดสำหรับเที่ยวบินในอวกาศถูกเสนอเมื่อต้นศตวรรษของเราโดยนักวิทยาศาสตร์ชาวรัสเซีย Konstantin Eduardovich Tsiolkovsky ในปี พ.ศ. 2446 บทความโดยอาจารย์ของโรงยิมคาลูกา K.E. Tsiolkovsky "การวิจัยอวกาศโลกด้วยอุปกรณ์เจ็ท" งานนี้มีสมการทางคณิตศาสตร์ที่สำคัญที่สุดสำหรับนักบินอวกาศซึ่งปัจจุบันรู้จักกันในชื่อ "สูตร Tsiolkovsky" ซึ่งอธิบายการเคลื่อนที่ของมวลสารที่แปรผันได้ ต่อจากนั้น เขาได้พัฒนาโครงการสำหรับเครื่องยนต์จรวดเชื้อเพลิงเหลว เสนอการออกแบบจรวดหลายขั้นตอน และแสดงแนวคิดเกี่ยวกับความเป็นไปได้ในการสร้างเมืองอวกาศทั้งหมดในวงโคจรใกล้โลก เขาแสดงให้เห็นว่าเครื่องมือเดียวที่สามารถเอาชนะแรงโน้มถ่วงได้คือจรวดนั่นคือ เครื่องมือที่มีเครื่องยนต์ไอพ่นที่ใช้เชื้อเพลิงและตัวออกซิไดเซอร์ที่อยู่บนตัวอุปกรณ์

บทนำ…………………………………………………………………………….3

1. K.E. Tsiolkovsky - ผู้ก่อตั้งทฤษฎีการบินอวกาศ………..4

2. เครื่องยนต์เจ็ต……………………………………………………………..5

3. อุปกรณ์ขีปนาวุธ………………………………………………7

3.1. เครื่องยนต์ขีปนาวุธ…………………………………………..8

3.2. ปั๊ม………………………………………………………………………………………… 9

3.4. หางเสือทางเลือกแก๊ส……………………………………………..10

4. แท่นปล่อยจรวด……………………………………………………..11

5. เส้นทางการบิน………………………………………………………………………..12

6 . บทสรุป…………………………………………………………………… 13

7. รายการวรรณกรรมที่ใช้แล้ว:……………………………………….14

8. ใบประเมินผล……………………………………………………………..15

บทนำ

ฉันนักเรียนระดับ "B" รุ่นที่ 9 Egorov Dmitry Vyacheslavovich นำเสนอเรียงความของฉันในหัวข้อ: "Jet propulsion จรวด. ฉันเชื่อว่ามนุษยชาติใฝ่ฝันที่จะเดินทางสู่อวกาศมาโดยตลอด นักเขียนเสนอวิธีการที่หลากหลายเพื่อให้บรรลุเป้าหมายนี้ - นิยายวิทยาศาสตร์, นักวิทยาศาสตร์, นักฝัน แต่เป็นเวลาหลายศตวรรษ ไม่ใช่นักวิทยาศาสตร์คนเดียว ไม่มีนักเขียนนิยายวิทยาศาสตร์คนเดียวที่สามารถคิดค้นวิธีการเดียวในการกำจัดมนุษย์ด้วยความช่วยเหลือซึ่งเป็นไปได้ที่จะเอาชนะแรงโน้มถ่วงและบินสู่อวกาศ ตัวอย่างเช่น วีรบุรุษแห่งเรื่องราวของนักเขียนชาวฝรั่งเศส Cyrano de Bergerac ที่เขียนขึ้นในศตวรรษที่ 17 ได้ขึ้นไปบนดวงจันทร์ด้วยการขว้างแม่เหล็กอันแรงกล้าไปบนเกวียนเหล็กที่เขาเคยอยู่ เกวียนลอยสูงขึ้นเรื่อย ๆ เหนือโลกดึงดูดแม่เหล็กจนกระทั่งถึงดวงจันทร์ Baron Munchausen กล่าวว่าเขาปีนขึ้นไปบนดวงจันทร์ตามก้านถั่ว

เป้าเรียงความของฉันคือความคุ้นเคยกับวิทยาศาสตร์ ซึ่งในทางกลับกัน ก็ยังคงพัฒนาและสร้างแบบจำลองใหม่ของวิทยาศาสตร์จรวด

หัวข้อเป็นเรื่องปกติธรรมดาและน่าสนใจสำหรับนักเรียนที่จะเรียน

ฉันเชื่อว่าบทคัดย่อจะสนใจคนจำนวนมากเนื่องจากวิทยาศาสตร์จรวดให้บริการกับประเทศของเราและเป็นความปลอดภัยทั่วไปต่อการโจมตีของศัตรู

1.K.E. Tsiolkovsky - ผู้ก่อตั้งทฤษฎีการบินอวกาศ

เป็นครั้งแรกที่นักวิทยาศาสตร์ชาวรัสเซีย Konstantin Eduardovich Tsiolkovsky (1857-1935) สามารถทำให้ความฝันและความทะเยอทะยานของคนจำนวนมากเข้าใกล้ความเป็นจริงมากขึ้น ซึ่งแสดงให้เห็นว่าอุปกรณ์เดียวที่สามารถเอาชนะแรงโน้มถ่วงได้คือจรวด ครั้งแรกที่นำเสนอการพิสูจน์ทางวิทยาศาสตร์ของความเป็นไปได้ของการใช้จรวดเพื่อบินไปในอวกาศนอกชั้นบรรยากาศของโลกและไปยังดาวเคราะห์ดวงอื่นของระบบสุริยะ Tsiolkovsky เรียกจรวดว่าอุปกรณ์ที่มีเครื่องยนต์ไอพ่นที่ใช้เชื้อเพลิงและตัวออกซิไดเซอร์ที่อยู่บนนั้น

2. เครื่องยนต์เจ็ท

เครื่องยนต์ไอพ่นเป็นเครื่องยนต์ที่สามารถแปลงพลังงานเคมีของเชื้อเพลิงเป็นพลังงานจลน์ของไอพ่นแก๊ส และในขณะเดียวกันก็เพิ่มความเร็วในทิศทางตรงกันข้าม

การทำงานของเครื่องยนต์ไอพ่นมีพื้นฐานมาจากหลักการและกฎหมายทางกายภาพอย่างไร?

อย่างที่คุณทราบจากวิชาฟิสิกส์ การยิงจากปืนจะมาพร้อมกับแรงถีบกลับ ตามกฎของนิวตัน กระสุนและปืนจะกระจายไปในทิศทางที่ต่างกันด้วยความเร็วเท่ากันหากมีมวลเท่ากัน มวลของก๊าซที่ถูกทิ้งจะสร้างแรงปฏิกิริยา เนื่องจากการเคลื่อนที่นั้นสามารถมั่นใจได้ในอากาศและในที่ว่างที่ไม่มีอากาศ นี่คือวิธีการหดตัวที่เกิดขึ้น ยิ่งแรงหดตัวที่ไหล่ของเรารู้สึกมากเท่าไร มวลและความเร็วของก๊าซที่ไหลออกก็จะยิ่งมากขึ้นเท่านั้น และด้วยเหตุนี้ ยิ่งปฏิกิริยาของปืนยิ่งแรง แรงปฏิกิริยายิ่งมากขึ้น ปรากฏการณ์เหล่านี้อธิบายโดยกฎการอนุรักษ์โมเมนตัม:

ผลรวมเวกเตอร์ (เรขาคณิต) ของแรงกระตุ้นของร่างกายที่ประกอบเป็นระบบปิดยังคงที่สำหรับการเคลื่อนไหวและปฏิสัมพันธ์ใดๆ ของร่างกายของระบบ

ความเร็วสูงสุดที่จรวดสามารถพัฒนาได้คำนวณโดยใช้สูตร Tsiolkovsky:

v max คือความเร็วสูงสุดของจรวด

v 0 - ความเร็วเริ่มต้น

v r คือความเร็วของการไหลออกของก๊าซจากหัวฉีด

m คือมวลเริ่มต้นของเชื้อเพลิง

M คือมวลของจรวดเปล่า

สูตรที่นำเสนอของ Tsiolkovsky เป็นพื้นฐานที่ใช้การคำนวณขีปนาวุธสมัยใหม่ทั้งหมด หมายเลข Tsiolkovsky คืออัตราส่วนของมวลเชื้อเพลิงต่อมวลของจรวดเมื่อสิ้นสุดการทำงานของเครื่องยนต์ - ต่อน้ำหนักของจรวดเปล่า

ดังนั้นจึงพบว่าความเร็วสูงสุดที่จรวดทำได้นั้นขึ้นอยู่กับความเร็วของการไหลออกของก๊าซจากหัวฉีดเป็นหลัก และความเร็วของไอเสียของหัวฉีดก็ขึ้นอยู่กับชนิดของเชื้อเพลิงและอุณหภูมิของหัวฉีดด้วย ดังนั้นยิ่งอุณหภูมิสูงขึ้นเท่าใดความเร็วก็จะยิ่งเร็วขึ้นเท่านั้น สำหรับจรวดจริง คุณต้องเลือกเชื้อเพลิงที่มีแคลอรีสูงที่สุดที่ให้ความร้อนมากที่สุด สูตรแสดงให้เห็นว่าความเร็วของจรวดนั้นขึ้นอยู่กับมวลเริ่มต้นและสุดท้ายของจรวด โดยน้ำหนักส่วนใดที่ตกจากเชื้อเพลิง และส่วนใดของโครงสร้างที่ไร้ประโยชน์ (ในแง่ของความเร็วในการบิน): ร่างกาย กลไก ฯลฯ ง.

ข้อสรุปหลักจากสูตรของ Tsiolkovsky นี้สำหรับการกำหนดความเร็วของจรวดอวกาศคือในอวกาศที่ไม่มีอากาศ จรวดจะพัฒนาความเร็วที่มากขึ้น ความเร็วของการไหลออกของก๊าซที่มากขึ้น และจำนวนของ Tsiolkovsky ที่มากขึ้น

ให้เราจินตนาการในแง่ทั่วไปว่าขีปนาวุธพิสัยไกลพิเศษสมัยใหม่

จรวดดังกล่าวต้องมีหลายระดับ ค่าใช้จ่ายในการต่อสู้ถูกวางไว้ที่ส่วนหัว ด้านหลังเป็นอุปกรณ์ควบคุม รถถัง และเครื่องยนต์ น้ำหนักการเปิดตัวของจรวดนั้นเกินน้ำหนักบรรทุก 100-200 เท่าขึ้นอยู่กับเชื้อเพลิง! ดังนั้น จรวดของจริงควรมีน้ำหนักหลายร้อยตัน และความยาวอย่างน้อยควรสูงถึงตึกสิบชั้น มีข้อกำหนดหลายประการในการออกแบบจรวด ดังนั้นจึงจำเป็น ตัวอย่างเช่น แรงผลักผ่านจุดศูนย์ถ่วงของจรวด ขีปนาวุธอาจเบี่ยงเบนไปจากเส้นทางที่ตั้งใจไว้หรือแม้กระทั่งเริ่มหมุนหากไม่เป็นไปตามเงื่อนไขที่ระบุ

คุณสามารถฟื้นฟูเส้นทางที่ถูกต้องได้ด้วยความช่วยเหลือของหางเสือ ในอากาศที่หายาก หางเสือแก๊สจะทำงานโดยเบี่ยงเบนทิศทางของไอพ่นแก๊สซึ่งเสนอโดย Tsiolkovsky หางเสือแอโรไดนามิกทำงานเมื่อจรวดกำลังบินอยู่ในอากาศหนาแน่น

3. อุปกรณ์ขีปนาวุธ

3.1. เครื่องยนต์ขีปนาวุธ

ขีปนาวุธสมัยใหม่นั้นขับเคลื่อนโดยเครื่องยนต์ขับเคลื่อนด้วยเชื้อเพลิงเหลวเป็นหลัก น้ำมันก๊าด แอลกอฮอล์ ไฮดราซีน อะนิลีน มักใช้เป็นเชื้อเพลิง กรดไนตริกและเปอร์คลอริก ออกซิเจนเหลว และไฮโดรเจนเปอร์ออกไซด์ใช้เป็นสารออกซิไดซ์ สารออกซิไดซ์ที่ออกฤทธิ์มากที่สุดคือฟลูออรีนและโอโซนเหลว แต่ไม่ค่อยได้ใช้เนื่องจากการระเบิดที่รุนแรง

เครื่องยนต์เป็นองค์ประกอบที่สำคัญที่สุดของจรวด องค์ประกอบที่สำคัญที่สุดของเครื่องยนต์คือห้องเผาไหม้และหัวฉีด ในห้องเผาไหม้เนื่องจากอุณหภูมิการเผาไหม้ของเชื้อเพลิงสูงถึง 2500-3500 ° C โดยเฉพาะอย่างยิ่งวัสดุทนความร้อนและวิธีการทำความเย็นที่ซับซ้อนจะต้องใช้ อุณหภูมิดังกล่าวไม่สามารถทนต่อวัสดุธรรมดาได้

3. อุปกรณ์ขีปนาวุธ

3.2. ปั๊ม

หน่วยอื่น ๆ ก็ซับซ้อนมากเช่นกัน ตัวอย่างเช่น ปั๊มที่ต้องจ่ายสารออกซิไดเซอร์และเชื้อเพลิงให้กับหัวฉีดของห้องเผาไหม้ ซึ่งอยู่ในจรวด V-2 ซึ่งเป็นหนึ่งในจรวดแรกสามารถสูบเชื้อเพลิงได้ 125 กิโลกรัมต่อวินาที

ในบางกรณี แทนที่จะใช้กระบอกสูบทั่วไป กระบอกสูบที่มีอากาศอัดหรือก๊าซอื่นๆ ถูกนำมาใช้เพื่อแทนที่เชื้อเพลิงจากถังและขับเข้าไปในห้องเผาไหม้

3. อุปกรณ์ขีปนาวุธ

3.3. ทางเลือกแทนหางเสือแก๊ส

หางเสือแก๊สต้องทำจากกราไฟต์หรือเซรามิก ดังนั้นพวกมันจึงเปราะบางและเปราะบางมาก ดังนั้นนักออกแบบสมัยใหม่จึงเริ่มละทิ้งการใช้หางเสือแก๊ส แทนที่ด้วยหัวฉีดเพิ่มเติมหลายตัวหรือเปลี่ยนหัวฉีดที่สำคัญที่สุด อันที่จริงในตอนเริ่มต้นของการบินด้วยความหนาแน่นของอากาศสูงความเร็วของจรวดต่ำดังนั้นการควบคุมหางเสือจึงไม่ดีและที่ซึ่งจรวดได้รับความเร็วสูงความหนาแน่นของอากาศจะต่ำ

บนจรวดของอเมริกาซึ่งสร้างตามโครงการ Avangard เครื่องยนต์ถูกระงับที่บานพับและสามารถเบี่ยงเบนได้ 5-7 โอ.พลังของแต่ละขั้นต่อไปและเวลาของการกระทำนั้นน้อยลง เนื่องจากจรวดแต่ละขั้นทำงานในสภาวะที่แตกต่างกันโดยสิ้นเชิง ซึ่งกำหนดโครงสร้างของมัน ดังนั้นการออกแบบตัวจรวดเองจึงทำได้ง่ายกว่า

4. Launchpad

ขีปนาวุธถูกปล่อยจากอุปกรณ์ยิงพิเศษ โดยปกติแล้วนี่คือเสาโลหะฉลุหรือแม้แต่หอคอยใกล้กับที่จรวดถูกประกอบเป็นชิ้น ๆ ด้วยปั้นจั่น ส่วนของหอคอยดังกล่าวตั้งอยู่ตรงข้ามช่องตรวจสอบที่จำเป็นสำหรับการตรวจสอบและดีบักอุปกรณ์ ป้อมปืนดึงกลับเมื่อเติมเชื้อเพลิงจรวด

5. เส้นทางบิน

จรวดเปิดตัวในแนวตั้ง และจากนั้นก็เริ่มเอียงอย่างช้าๆ และในไม่ช้าก็อธิบายวิถีโคจรเป็นวงรีที่เกือบจะเคร่งครัด เส้นทางการบินส่วนใหญ่ของขีปนาวุธดังกล่าวอยู่ที่ระดับความสูงมากกว่า 1,000 กม. เหนือพื้นโลก ซึ่งแทบไม่มีแรงต้านของอากาศเลย เมื่อเข้าใกล้เป้าหมาย บรรยากาศเริ่มชะลอการเคลื่อนที่ของจรวดอย่างรวดเร็ว ในขณะที่เปลือกของมันร้อนมาก และหากไม่ดำเนินการใดๆ จรวดอาจยุบตัวและประจุอาจระเบิดก่อนเวลาอันควร

6. บทสรุป

คำอธิบายที่นำเสนอของขีปนาวุธข้ามทวีปนั้นล้าสมัยและสอดคล้องกับระดับการพัฒนาของวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีในยุค 60 แต่เนื่องจากการเข้าถึงวัสดุทางวิทยาศาสตร์ที่ทันสมัยอย่าง จำกัด จึงเป็นไปไม่ได้ที่จะให้คำอธิบายที่ถูกต้องเกี่ยวกับการดำเนินงานของ ขีปนาวุธข้ามทวีปพิสัยไกลพิเศษที่ทันสมัย อย่างไรก็ตาม งานนี้เน้นย้ำถึงคุณสมบัติทั่วไปที่มีอยู่ในขีปนาวุธทั้งหมด งานนี้อาจน่าสนใจเพื่อทำความคุ้นเคยกับประวัติศาสตร์ของการพัฒนาและการใช้จรวดที่อธิบายไว้ นอกจากนี้ยังช่วยให้ฉันเรียนรู้เพิ่มเติมเกี่ยวกับวิทยาศาสตร์จรวดด้วยตัวเอง

7. รายการวรรณกรรมที่ใช้แล้ว

Deryabin V. M. กฎการอนุรักษ์ทางฟิสิกส์ – ม.: การตรัสรู้, 1982.

Gelfer Ya. M. กฎหมายการอนุรักษ์ – ม.: เนาก้า, 1967.

Body K. โลกที่ไม่มีรูปแบบ – ม.: มีร์, 1976.

สารานุกรมสำหรับเด็ก - M.: สำนักพิมพ์ของ USSR Academy of Sciences, 1959

http://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%E0%EA%E5%F2%E0

http://yandex.ru/yandsearch?text=%D1%80%D0%B5%D0%B0%D0%BA%D1%82%D0%B8%D0%B2%D0%BD%D0%BE%D0 %B5%20%D0%B4%D0%B2%D0%B8%D0%B6%D0%B5%D0%BD%D0%B8%D0%B5%20%D1%80%D0%B0%D0%BA %D0%B5%D1%82%D1%8B&clid=2071982&lr=240

8. ใบประเมินผล

1. วิธีที่ง่ายที่สุดคือการให้ข้อมูลเกี่ยวกับการใช้ขีปนาวุธ เพื่อที่จะค้นหาว่าประกอบด้วยอะไรและอย่างไร จำเป็นต้องดูในหนังสือ งานนี้ง่ายและสนุก

2. ฉันยังสนับสนุนวิทยาศาสตร์เช่นฟิสิกส์ เธออธิบายปรากฏการณ์มากมาย และนี่คืออนาคตของเรา ... บทคัดย่อกลายเป็นสิ่งที่ยอดเยี่ยมและทุกอย่างอยู่ในรูปแบบที่เข้าใจได้ ซึ่งยิ่งนักเรียนจะชอบเนื้อหานี้มาก

ตรรกะของธรรมชาติเป็นตรรกะที่เข้าถึงได้และมีประโยชน์มากที่สุดสำหรับเด็ก

คอนสแตนติน ดิมิทรีเยวิช อูชินสกี้(03/03/1823–01/03/1871) - ครูชาวรัสเซีย ผู้ก่อตั้งการสอนวิทยาศาสตร์ในรัสเซีย

ชีวฟิสิกส์: การส่งเสริม JET ในธรรมชาติที่มีชีวิต

ฉันแนะนำให้ผู้อ่านเพจสีเขียวดู โลกที่น่าสนใจของชีวฟิสิกส์และทำความรู้จักกับหลัก หลักการขับเคลื่อนไอพ่นในสัตว์ป่า. โปรแกรมวันนี้: แมงกะพรุนหัวมุม- แมงกะพรุนที่ใหญ่ที่สุดในทะเลดำ หอยเชลล์,กล้าได้กล้าเสีย ตัวอ่อนแมลงปอ, อร่อย ปลาหมึกกับเครื่องยนต์เจ็ทที่ไม่มีใครเทียบได้และภาพประกอบที่ยอดเยี่ยมโดยนักชีววิทยาโซเวียตและ จิตรกรสัตว์ Kondakovนิโคไล นิโคเลวิช.

ตามหลักการขับเครื่องบินเจ็ตในสัตว์ป่า สัตว์หลายชนิดเคลื่อนไหว เช่น แมงกะพรุน หอยเชลล์ ตัวอ่อนของแมลงปอโยก ปลาหมึก ปลาหมึก ปลาหมึก ... มาทำความรู้จักกับพวกมันกันดีกว่า ;-)

วิธีเจ็ตในการเคลื่อนย้ายแมงกะพรุน

แมงกะพรุนเป็นหนึ่งในผู้ล่าที่เก่าแก่ที่สุดและมีอยู่มากมายในโลกของเรา!ร่างกายของแมงกะพรุนมีน้ำ 98% และส่วนใหญ่ประกอบด้วยเนื้อเยื่อเกี่ยวพันที่มีน้ำ - มีโซเกลียทำงานเหมือนโครงกระดูก พื้นฐานของ mesoglea คือโปรตีนคอลลาเจน ตัวแมงกะพรุนและโปร่งใสของแมงกะพรุนมีรูปร่างเหมือนระฆังหรือร่ม (เส้นผ่านศูนย์กลางตั้งแต่ไม่กี่มิลลิเมตร สูงถึง 2.5 เมตร). แมงกะพรุนส่วนใหญ่เคลื่อนไหว วิธีปฏิกิริยาดันน้ำออกจากโพรงร่ม

แมงกะพรุน Cornerota(Rhizostomae) การแยกตัวของซีเลนเทอเรตของคลาส scyphoid แมงกระพรุน ( สูงถึง 65 ซม.เส้นผ่านศูนย์กลาง) ไร้หนวดขอบ ขอบปากถูกขยายออกเป็นกลีบในช่องปากโดยมีรอยพับจำนวนมากที่งอกขึ้นพร้อมกันเพื่อสร้างช่องเปิดในช่องปากจำนวนมาก การสัมผัสกลีบปากอาจทำให้เกิดแผลไหม้ได้เนื่องจากการกระทำของเซลล์ที่กัดต่อย ประมาณ 80 สายพันธุ์; พวกมันอาศัยอยู่ส่วนใหญ่ในเขตร้อน มักน้อยกว่าในทะเลที่มีอากาศอบอุ่น ในรัสเซีย - 2 ประเภท: Rhizostoma pulmoทั่วไปในทะเลดำและอาซอฟ Rhopilema asamushiพบในทะเลญี่ปุ่น

หอยเชลล์หนีเจ็ต

หอยเชลล์มักจะนอนเงียบ ๆ ที่ด้านล่างเมื่อศัตรูหลักเข้าใกล้พวกเขา - นักล่าที่ช้าอย่างน่ายินดี แต่ร้ายกาจอย่างยิ่ง - ปลาดาว- บีบวาล์วของเปลือกอย่างรวดเร็วแล้วดันน้ำออกด้วยแรง จึงใช้ หลักการขับเคลื่อนไอพ่นพวกมันลอยขึ้นและเปิดและปิดเปลือกต่อไปสามารถว่ายน้ำได้ไกลพอสมควร ถ้าด้วยเหตุผลบางอย่าง หอยเชลล์ไม่มีเวลาหนีด้วย เครื่องบินเจ็ท, ปลาดาวจับมันด้วยมือ, เปิดเปลือกแล้วกิน ...

หอยเชลล์(Pecten) ซึ่งเป็นสกุลของสัตว์ทะเลไม่มีกระดูกสันหลังในกลุ่มหอยสองฝา (Bivalvia) เปลือกหอยเชลล์โค้งมนด้วยขอบบานพับตรง ผิวของมันถูกปกคลุมด้วยซี่โครงเรเดียลที่แยกออกจากด้านบน เชลล์วาล์วปิดด้วยกล้ามเนื้อแข็งแรงหนึ่งมัด Pecten maximus, Flexopecten glaber อาศัยอยู่ในทะเลดำ; ในทะเลญี่ปุ่นและทะเลโอค็อตสค์ - Mizuhopecten yessoensis ( สูงถึง 17 ซม.เส้นผ่านศูนย์กลาง)

Rocker dragonfly เจ็ทปั๊ม

อารมณ์ ตัวอ่อนแมลงปอ, หรือ แอชนี่(Aeshna sp.) ไม่ต่างจากญาติที่มีปีก เธออาศัยอยู่ในอาณาจักรใต้น้ำเป็นเวลาสองหรือสี่ปี คลานไปตามก้นหิน ไล่ตามสัตว์น้ำขนาดเล็กด้วยความยินดี รวมทั้งลูกอ๊อดขนาดค่อนข้างใหญ่และทอดในอาหารของเธอ ในช่วงเวลาอันตราย ตัวอ่อนของแมลงปอโยกตัวออกไปและเหวี่ยงไปข้างหน้าขับเคลื่อนด้วยผลงานที่ยอดเยี่ยม ปั๊มเจ็ท. การนำน้ำเข้าไปในลำไส้เล็กแล้วจึงขว้างออกไปอย่างกะทันหัน ตัวอ่อนจะกระโดดไปข้างหน้าด้วยแรงถีบกลับ จึงใช้ หลักการขับเคลื่อนไอพ่นตัวอ่อนของแมลงปอโยกซ่อนตัวจากภัยคุกคามที่ไล่ตามด้วยกระตุกและกระตุกอย่างมั่นใจ

แรงกระตุ้นปฏิกิริยาของ "ทางด่วน" ประสาทของปลาหมึก

ในทุกกรณีข้างต้น (หลักการของการขับเคลื่อนไอพ่นของแมงกะพรุน หอยเชลล์ ตัวอ่อนของแมลงปอโยก) การผลักและกระตุกจะแยกออกจากกันตามช่วงเวลาที่สำคัญ ดังนั้นจึงไม่สามารถเคลื่อนที่ด้วยความเร็วสูงได้ เพื่อเพิ่มความเร็วในการเคลื่อนที่ กล่าวคือ จำนวนแรงกระตุ้นปฏิกิริยาต่อหน่วยเวลา, จำเป็น การนำกระแสประสาทเพิ่มขึ้นที่กระตุ้นการหดตัวของกล้ามเนื้อ ให้บริการเครื่องยนต์ไอพ่นที่มีชีวิต. การนำไฟฟ้าขนาดใหญ่ดังกล่าวเป็นไปได้ด้วยเส้นผ่านศูนย์กลางขนาดใหญ่ของเส้นประสาท

เป็นที่ทราบกันดีว่า ปลาหมึกมีเส้นใยประสาทที่ใหญ่ที่สุดในอาณาจักรสัตว์. โดยเฉลี่ยแล้วพวกมันมีเส้นผ่านศูนย์กลาง 1 มม. ซึ่งใหญ่กว่าสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมส่วนใหญ่ 50 เท่า และพวกมันกระตุ้นด้วยความเร็ว 25 เมตร/วินาที. และปลาหมึกสามเมตร dosidicus(เขาอาศัยอยู่นอกชายฝั่งชิลี) ความหนาของเส้นประสาทนั้นใหญ่มาก - 18 มม.. เส้นประสาทหนาเท่าเชือก! สัญญาณของสมอง - สาเหตุของการหดตัว - วิ่งไปตาม "ทางด่วน" ประสาทของปลาหมึกด้วยความเร็วของรถ - 90 กม./ชม.

ต้องขอบคุณปลาหมึก การวิจัยเกี่ยวกับกิจกรรมสำคัญของเส้นประสาทจึงก้าวหน้าอย่างรวดเร็วตั้งแต่ต้นศตวรรษที่ 20 “แล้วใครจะรู้, เขียน Frank Lane นักธรรมชาติวิทยาชาวอังกฤษ, บางทีตอนนี้มีคนที่เป็นหนี้ปลาหมึกว่าระบบประสาทของพวกเขาอยู่ในสภาพปกติ ... "

ความเร็วและความคล่องแคล่วของปลาหมึกยังอธิบายได้ดีเยี่ยม รูปแบบอุทกพลศาสตร์ร่างกายของสัตว์ทำไม ปลาหมึกที่มีชื่อเล่นว่า "ตอร์ปิโดสด".

ปลาหมึก(Teuthoidea) ซึ่งเป็นหน่วยย่อยของเซฟาโลพอดในลำดับเดคาพอด ขนาดปกติคือ 0.25-0.5 ม. แต่บางชนิดมี สัตว์ไม่มีกระดูกสันหลังที่ใหญ่ที่สุด(ปลาหมึกในสกุล Architeuthis ถึง 18 นาทีรวมทั้งความยาวของหนวด)
ลำตัวของปลาหมึกนั้นยาว ชี้ไปทางด้านหลัง รูปตอร์ปิโด ซึ่งกำหนดความเร็วสูงของการเคลื่อนที่ของพวกมันเหมือนอยู่ในน้ำ ( สูงสุด 70 กม./ชม) และในอากาศ (ปลาหมึกสามารถกระโดดขึ้นจากน้ำได้สูง สูงถึง 7 เมตร).

เครื่องยนต์เจ็ทปลาหมึก

ขับเคลื่อนด้วยไอพ่นซึ่งปัจจุบันใช้ในตอร์ปิโด เครื่องบิน จรวด และขีปนาวุธอวกาศ ก็มีลักษณะเฉพาะเช่นกัน ปลาหมึก - ปลาหมึก, ปลาหมึก, ปลาหมึก. สิ่งที่น่าสนใจที่สุดสำหรับช่างเทคนิคและนักชีวฟิสิกส์คือ เครื่องยนต์เจ็ทปลาหมึก. ให้ความสนใจกับความเรียบง่ายด้วยการใช้วัสดุน้อยที่สุดธรรมชาติแก้ไขงานที่ซับซ้อนนี้และยังไม่มีใครเทียบได้ ;-)

โดยพื้นฐานแล้ว ปลาหมึกมีสองเครื่องยนต์ที่แตกต่างกันโดยพื้นฐาน ( ข้าว. 1a). เมื่อเคลื่อนที่ช้าๆ จะใช้ครีบรูปเพชรขนาดใหญ่ โค้งงอเป็นระยะๆ เป็นคลื่นเคลื่อนที่ไปตามลำตัว ปลาหมึกใช้เครื่องยนต์ไอพ่นพ่นตัวเองอย่างรวดเร็ว. พื้นฐานของเครื่องยนต์นี้คือเสื้อคลุม - เนื้อเยื่อของกล้ามเนื้อ มันล้อมรอบร่างของหอยจากทุกทิศทุกทางคิดเป็นเกือบครึ่งหนึ่งของปริมาตรของร่างกายและก่อตัวเป็นอ่างเก็บน้ำ - ช่องเสื้อคลุม - "ห้องเผาไหม้" ของจรวดที่มีชีวิตซึ่งน้ำจะถูกดูดเป็นระยะ ช่องเสื้อคลุมประกอบด้วยเหงือกและอวัยวะภายในของปลาหมึก ( ข้าว. 1b).

ด้วยวิถีแห่งการว่ายน้ำสัตว์ดูดน้ำผ่านรอยแยกเสื้อคลุมเปิดกว้างเข้าไปในโพรงเสื้อคลุมจากชั้นขอบเขต ช่องว่างของเสื้อคลุมถูก "รัด" อย่างแน่นหนาด้วย "กระดุมข้อมือ" แบบพิเศษ หลังจากที่ "ห้องเผาไหม้" ของเครื่องยนต์ที่มีชีวิตเต็มไปด้วยน้ำทะเล ช่องว่างของเสื้อคลุมอยู่ใกล้กับตรงกลางของตัวปลาหมึกซึ่งมีความหนามากที่สุด แรงที่ทำให้เกิดการเคลื่อนไหวของสัตว์นั้นเกิดจากการพ่นน้ำผ่านช่องทางแคบ ๆ ซึ่งตั้งอยู่บนพื้นผิวหน้าท้องของปลาหมึก ช่องทางนี้หรือกาลักน้ำ - "หัวฉีด" ของเครื่องยนต์ไอพ่นที่มีชีวิต.

"หัวฉีด" ของเครื่องยนต์มีวาล์วพิเศษและกล้ามเนื้อสามารถหมุนได้ โดยการเปลี่ยนมุมการติดตั้งของกรวย-หัวฉีด ( ข้าว. 1v) ปลาหมึกก็ว่ายได้ดีเท่ากันทั้งเดินหน้าและถอยหลัง (หากว่ายถอยหลัง ช่องทางจะขยายไปตามลำตัว และวาล์วถูกกดชิดผนังและไม่รบกวนกระแสน้ำที่ไหลออกจากช่องเสื้อคลุม เมื่อตัวปลาหมึก ต้องก้าวไปข้างหน้าปลายกรวยที่ว่างจะค่อนข้างยาวและโค้งงอในระนาบแนวตั้งทางออกจะถูกพับและวาล์วถือว่าอยู่ในตำแหน่งงอ) เจ็ทผลักและดูดน้ำเข้าไปในโพรงเสื้อคลุมตามกันด้วยความเร็วที่มองไม่เห็น และปลาหมึกก็พุ่งทะยานผ่านสีฟ้าของมหาสมุทรราวกับจรวด

ปลาหมึกและเครื่องยนต์ไอพ่น - รูปที่ 1

1a) ปลาหมึก - ตอร์ปิโดสด; 1b) เครื่องยนต์เจ็ทปลาหมึก; 1c) ตำแหน่งของหัวฉีดและวาล์วเมื่อปลาหมึกเคลื่อนที่ไปมา

สัตว์ใช้เวลาเสี้ยววินาทีในการดื่มน้ำและการขับออก โดยการดูดน้ำเข้าไปในโพรงเสื้อคลุมที่ส่วนท้ายของร่างกายในช่วงที่มีการเคลื่อนไหวเฉื่อยช้า ปลาหมึกจึงดูดชั้นขอบเขต จึงป้องกันไม่ให้กระแสน้ำไหลระหว่างที่ไหลไม่คงที่ โดยการเพิ่มส่วนของน้ำที่ปล่อยออกมาและเพิ่มการหดตัวของเสื้อคลุม ปลาหมึกจะเพิ่มความเร็วในการเคลื่อนที่ได้อย่างง่ายดาย

เครื่องยนต์เจ็ทปลาหมึกประหยัดมากเพื่อที่จะได้ไปถึงความเร็ว 70 กม./ชม; นักวิจัยบางคนเชื่อว่าแม้ 150 กม./ชม!

วิศวกรได้สร้างไว้แล้ว เครื่องยนต์คล้ายกับเครื่องยนต์เจ็ทปลาหมึก: นี่คือ ปืนใหญ่น้ำใช้งานกับเครื่องยนต์เบนซินหรือดีเซลทั่วไป ทำไม เครื่องยนต์เจ็ทปลาหมึกยังคงดึงดูดความสนใจของวิศวกรและเป็นเป้าหมายของการวิจัยอย่างรอบคอบโดยนักชีวฟิสิกส์หรือไม่? สำหรับงานใต้น้ำ จะสะดวกที่จะมีอุปกรณ์ที่ทำงานได้โดยไม่ต้องสัมผัสกับอากาศในบรรยากาศ การค้นหาวิศวกรอย่างสร้างสรรค์มีจุดมุ่งหมายเพื่อสร้างการออกแบบ เครื่องยนต์ไฮโดรเจ็ท, คล้ายกัน แอร์เจ็ท…

ขึ้นอยู่กับหนังสือที่ดี:
"ชีวฟิสิกส์ในบทเรียนฟิสิกส์"เซซิเลีย บูนิมอฟนา Katz,
และ "บิชอพแห่งท้องทะเล" Igor Ivanovich Akimushkina

คอนดาคอฟ นิโคไล นิโคเลวิช (1908–1999) – นักชีววิทยาโซเวียต จิตรกรสัตว์ผู้สมัครของวิทยาศาสตร์ชีวภาพ ผลงานหลักของเขาในด้านวิทยาศาสตร์ชีวภาพคือภาพวาดของตัวแทนสัตว์ต่างๆ ภาพประกอบเหล่านี้ถูกรวมไว้ในสิ่งพิมพ์หลายฉบับ เช่น สารานุกรมแห่งสหภาพโซเวียตผู้ยิ่งใหญ่ สมุดปกแดงของสหภาพโซเวียตในสมุดแผนที่สัตว์และอุปกรณ์ช่วยสอน

Akimushkin Igor Ivanovich (01.05.1929–01.01.1993) – นักชีววิทยาโซเวียต นักเขียน - ผู้เผยแพร่ชีววิทยาผู้เขียนหนังสือวิทยาศาสตร์ยอดนิยมเกี่ยวกับชีวิตสัตว์ ผู้สมควรได้รับรางวัล "ความรู้" ของ All-Union Society สมาชิกของสหภาพนักเขียนแห่งสหภาพโซเวียต สิ่งพิมพ์ที่มีชื่อเสียงที่สุดของ Igor Akimushkin เป็นหนังสือหกเล่ม "โลกของสัตว์".

เนื้อหาของบทความนี้จะเป็นประโยชน์ในการสมัครไม่เพียงเท่านั้น ในบทเรียนฟิสิกส์และ ชีววิทยาแต่ยังอยู่ในกิจกรรมนอกหลักสูตร
วัสดุชีวฟิสิกส์เป็นประโยชน์อย่างยิ่งในการระดมความสนใจของนักเรียน สำหรับการเปลี่ยนสูตรนามธรรมเป็นสิ่งที่เป็นรูปธรรมและใกล้ชิด ซึ่งส่งผลกระทบไม่เฉพาะกับผู้มีปัญญาเท่านั้น แต่ยังรวมถึงขอบเขตทางอารมณ์ด้วย

วรรณกรรม:
§ Katz Ts.B. ชีวฟิสิกส์ในบทเรียนฟิสิกส์

§ § Akimushkin I.I. บิชอพแห่งท้องทะเล
มอสโก: สำนักพิมพ์ "ความคิด", 1974
§ Tarasov L.V. ฟิสิกส์ในธรรมชาติ
มอสโก: สำนักพิมพ์ตรัสรู้, 1988

พลังขับเจ็ทในธรรมชาติและเทคโนโลยี

บทคัดย่อทางฟิสิกส์

แรงปฏิกิริยาเกิดขึ้นโดยไม่มีปฏิสัมพันธ์กับวัตถุภายนอก

การประยุกต์ใช้แรงขับเจ็ทในธรรมชาติ

ปลาหมึกยักษ์

ปลาหมึก

การใช้แรงขับเจ็ทในเทคโนโลยี

เครื่องยนต์เจ็ท- นี่คือเครื่องยนต์ที่แปลงพลังงานเคมีของเชื้อเพลิงเป็นพลังงานจลน์ของไอพ่นแก๊ส ในขณะที่เครื่องยนต์ได้ความเร็วไปในทิศทางตรงกันข้าม

แนวคิดของ K.E. Tsiolkovsky ดำเนินการโดยนักวิทยาศาสตร์โซเวียตภายใต้การแนะนำของนักวิชาการ Sergei Pavlovich Korolev ดาวเทียมโลกเทียมดวงแรกในประวัติศาสตร์ถูกปล่อยโดยจรวดในสหภาพโซเวียตเมื่อวันที่ 4 ตุลาคม 2500

หลักการของการขับเคลื่อนด้วยไอพ่นพบว่ามีการใช้งานจริงอย่างกว้างขวางในด้านการบินและอวกาศ ในอวกาศรอบนอกไม่มีตัวกลางใดที่ร่างกายสามารถโต้ตอบได้ และด้วยเหตุนี้จึงเปลี่ยนทิศทางและโมดูลัสของความเร็วของมัน ดังนั้น เฉพาะเครื่องบินไอพ่น เช่น จรวด เท่านั้นที่สามารถใช้สำหรับเที่ยวบินในอวกาศได้

อุปกรณ์จรวด

การเคลื่อนที่ของจรวดเป็นไปตามกฎการอนุรักษ์โมเมนตัม หากในช่วงเวลาหนึ่งร่างกายถูกโยนออกจากจรวดก็จะได้รับโมเมนตัมเดียวกัน แต่มุ่งไปในทิศทางตรงกันข้าม

ในจรวดใด ๆ โดยไม่คำนึงถึงการออกแบบมักจะมีเปลือกและเชื้อเพลิงพร้อมตัวออกซิไดเซอร์ เปลือกจรวดประกอบด้วยน้ำหนักบรรทุก (ในกรณีนี้คือยานอวกาศ) ช่องเครื่องมือและเครื่องยนต์ (ห้องเผาไหม้ ปั๊ม ฯลฯ)

มวลหลักของจรวดคือเชื้อเพลิงที่มีตัวออกซิไดเซอร์ (ตัวออกซิไดเซอร์จำเป็นสำหรับการเผาไหม้เชื้อเพลิง เนื่องจากไม่มีออกซิเจนในอวกาศ)

เชื้อเพลิงและตัวออกซิไดเซอร์ถูกสูบเข้าไปในห้องเผาไหม้ เชื้อเพลิง การเผาไหม้ กลายเป็นก๊าซที่มีอุณหภูมิสูงและความดันสูง เนื่องจากความแตกต่างของแรงดันขนาดใหญ่ในห้องเผาไหม้และในอวกาศรอบนอก ก๊าซจากห้องเผาไหม้จึงพุ่งออกมาเป็นไอพ่นอันทรงพลังผ่านกระดิ่งรูปทรงพิเศษที่เรียกว่าหัวฉีด จุดประสงค์ของหัวฉีดคือเพื่อเพิ่มความเร็วของเจ็ท

ก่อนปล่อยจรวด โมเมนตัมจะเป็นศูนย์ อันเป็นผลมาจากการทำงานร่วมกันของก๊าซในห้องเผาไหม้และส่วนอื่น ๆ ของจรวด ก๊าซที่หลบหนีผ่านหัวฉีดจะได้รับแรงกระตุ้นบางอย่าง จากนั้นจรวดก็จะเป็นระบบปิด และโมเมนตัมรวมของมันจะต้องเท่ากับศูนย์หลังการปล่อยจรวด ดังนั้น เปลือกของจรวด ไม่ว่าอะไรก็ตามที่อยู่ในนั้น จะได้รับแรงกระตุ้นเท่ากับค่าสัมบูรณ์ของแรงกระตุ้นของแก๊ส แต่มีทิศทางตรงกันข้าม

ส่วนที่ใหญ่ที่สุดของจรวด ซึ่งออกแบบมาเพื่อเปิดตัวและเร่งความเร็วของจรวดทั้งหมด เรียกว่าระยะแรก เมื่อจรวดขนาดใหญ่ระยะแรกของหลายสเตจใช้เชื้อเพลิงสำรองทั้งหมดในระหว่างการเร่งความเร็ว จรวดจะแยกออกจากกัน การเร่งความเร็วต่อไปจะดำเนินต่อไปในขั้นที่สองซึ่งมีมวลน้อยกว่า และสำหรับความเร็วที่ทำได้ก่อนหน้านี้ด้วยความช่วยเหลือของสเตจแรก จะเพิ่มความเร็วอีกบางส่วนแล้วแยกจากกัน ขั้นตอนที่สามยังคงเพิ่มความเร็วอย่างต่อเนื่องจนถึงค่าที่ต้องการ และส่งเพย์โหลดขึ้นสู่วงโคจร

คนแรกที่บินในอวกาศคือ Yuri Alekseevich Gagarin พลเมืองของสหภาพโซเวียต 12 เมษายน 2504 เขาโคจรรอบโลกด้วยดาวเทียมวอสตอค

จรวดของสหภาพโซเวียตเป็นคนแรกที่ไปถึงดวงจันทร์ โดยโคจรรอบดวงจันทร์และถ่ายภาพด้านที่มองไม่เห็นจากโลก เป็นคนแรกที่ไปถึงดาวศุกร์ และส่งเครื่องมือทางวิทยาศาสตร์ไปยังพื้นผิวของมัน ในปี 1986 ยานอวกาศโซเวียตสองลำ "Vega-1" และ "Vega-2" ศึกษาดาวหาง Halley's Comet ในระยะใกล้ โดยเข้าใกล้ดวงอาทิตย์ทุกๆ 76 ปี

ระบบ. เทคนิคการออกกำลังกาย ผลลัพธ์เป้าหมาย การเคลื่อนไหวไม่ได้ขึ้นอยู่กับ... พลังบำบัด ธรรมชาติพลังบำบัด ธรรมชาติมีผลกระทบอย่างมีนัยสำคัญ ... การรวมกันของแรงเฉื่อย ปฏิกิริยาและการหดตัวของกล้ามเนื้อเข้มข้น...