Um exemplo de movimento do jato é a rotação. Movimento reativo em tecnologia. motores a jato

Propulsão a jato na natureza e na tecnologia

RESUMO DE FÍSICA

Jato-Propulsão- o movimento que ocorre quando uma parte dele se separa do corpo a uma certa velocidade.

A força reativa surge sem qualquer interação com corpos externos.

Aplicação da propulsão a jato na natureza

Muitos de nós em nossas vidas nos conhecemos enquanto nadamos no mar com águas-vivas. De qualquer forma, há muitos deles no Mar Negro. Mas poucas pessoas pensaram que a água-viva também usa propulsão a jato para se movimentar. Além disso, é assim que as larvas de libélulas e alguns tipos de plâncton marinho se movem. E muitas vezes a eficiência dos invertebrados marinhos ao usar a propulsão a jato é muito maior do que a das invenções técnicas.

A propulsão a jato é usada por muitos moluscos - polvos, lulas, chocos. Por exemplo, um molusco de vieiras se move para frente devido à força reativa de um jato de água ejetado da concha durante uma forte compressão de suas válvulas.

Polvo

chocos

Choco como a maioria cefalópodes, se move na água da seguinte maneira. Ela leva água para a cavidade branquial por meio de uma fenda lateral e um funil especial na frente do corpo e, a seguir, joga vigorosamente um jato de água pelo funil. O choco direciona o tubo do funil para o lado ou para trás e, espremendo rapidamente a água para fora dele, pode se mover em diferentes direções.

A salpa é um animal marinho de corpo transparente, ao se movimentar recebe água pela abertura frontal, e a água entra em uma ampla cavidade, dentro da qual as brânquias são esticadas na diagonal. Assim que o animal toma um grande gole de água, o buraco se fecha. Em seguida, os músculos longitudinais e transversais da salpa se contraem, todo o corpo se contrai e a água é empurrada para fora pela abertura traseira. A reação do jato que sai empurra a salpa para frente.

De maior interesse é o motor a jato Squid. A lula é o maior habitante invertebrado profundezas do oceano. Squids atingiram o mais alto nível de excelência em navegação a jato. Têm até um corpo com suas formas externas que copia um foguete (ou melhor, um foguete copia uma lula, já que tem prioridade indiscutível nessa questão). Ao se mover lentamente, a lula usa uma grande barbatana em forma de diamante, que se dobra periodicamente. Para um arremesso rápido, ele usa um motor a jato. Tecido muscular - o manto envolve o corpo do molusco por todos os lados, o volume de sua cavidade é quase metade do volume do corpo da lula. O animal suga a água para a cavidade do manto e, em seguida, ejeta abruptamente um jato de água por um bocal estreito e se move para trás em alta velocidade. Nesse caso, todos os dez tentáculos da lula são reunidos em um nó acima da cabeça e adquirem uma forma aerodinâmica. O bico é equipado com uma válvula especial, e os músculos podem girá-lo, mudando a direção do movimento. O motor Squid é muito econômico, podendo atingir velocidades de até 60 - 70 km / h. (Alguns pesquisadores acreditam que até 150 km / h!) Não é à toa que a lula é chamada de “torpedo vivo”. Dobrando os tentáculos dobrados em um feixe para a direita, esquerda, para cima ou para baixo, a lula gira em uma direção ou outra. Como esse volante é muito grande em comparação com o próprio animal, seu leve movimento é suficiente para que a lula, mesmo em velocidade máxima, evite facilmente uma colisão com um obstáculo. Uma virada brusca do volante - e o nadador já entra lado reverso. Agora ele dobrou a ponta do funil para trás e agora está deslizando de cabeça para baixo. Ele arqueou para a direita - e o impulso do jato o jogou para a esquerda. Mas quando é preciso nadar rápido, o funil sempre se projeta bem entre os tentáculos, e a lula corre com o rabo para a frente, como correria um câncer - um corredor dotado da agilidade de um cavalo.

Se não houver pressa, as lulas e os chocos nadam, ondulando as barbatanas - ondas em miniatura passam por eles da frente para trás, e o animal desliza graciosamente, ocasionalmente empurrando-se também com um jato de água lançado por baixo do manto. Então, os choques individuais que o molusco recebe no momento da erupção dos jatos de água são claramente visíveis. Alguns cefalópodes podem atingir velocidades de até cinquenta e cinco quilômetros por hora. Ninguém parece ter feito medições diretas, mas isso pode ser julgado pela velocidade e alcance das lulas voadoras. E acontece que existem talentos nos parentes dos polvos! O melhor piloto entre os moluscos é a lula stenoteuthis. Os marinheiros ingleses chamam isso de lula voadora ("lula voadora"). Este é um pequeno animal do tamanho de um arenque. Ele persegue os peixes com tanta rapidez que muitas vezes pula para fora da água, disparando sobre sua superfície como uma flecha. Ele também recorre a esse truque para salvar sua vida de predadores - o atum e a cavala. Tendo desenvolvido o impulso máximo do jato na água, a lula piloto decola no ar e voa sobre as ondas por mais de cinquenta metros. O apogeu do vôo de um foguete vivo fica tão alto acima da água que as lulas voadoras costumam cair no convés dos navios oceânicos. Quatro ou cinco metros não é uma altura recorde para a qual as lulas sobem ao céu. Às vezes, eles voam ainda mais alto.

O pesquisador inglês de moluscos, Dr. Rhys, descreveu em artigo científico lula (com apenas 16 centímetros de comprimento), que, tendo voado uma boa distância no ar, caiu na ponte do iate, que se elevava quase sete metros acima da água.

Acontece que muitas lulas voadoras caem no navio em uma cascata cintilante. O antigo escritor Trebius Niger disse uma vez triste história sobre um navio que parecia até afundado sob o peso de lulas voadoras que haviam caído em seu convés. Lulas podem decolar sem aceleração.

Os polvos também podem voar. O naturalista francês Jean Verany viu um polvo comum acelerar em um aquário e de repente pular para fora da água para trás. Descrevendo no ar um arco de cerca de cinco metros de comprimento, ele caiu de volta no aquário. Ganhando velocidade para o salto, o polvo se movia não apenas devido ao impulso do jato, mas também remava com tentáculos.
Os polvos folgados nadam, claro, pior do que as lulas, mas em momentos críticos podem mostrar uma classe recorde para os melhores velocistas. A equipe do California Aquarium tentou fotografar um polvo atacando um caranguejo. O polvo avançava sobre a presa com tanta velocidade que no filme, mesmo ao filmar nas velocidades mais altas, sempre havia lubrificantes. Então, o lance durou centésimos de segundo! Normalmente, os polvos nadam relativamente devagar. Joseph Signl, que estudou a migração dos polvos, calculou: um polvo de meio metro nada pelo mar com velocidade média cerca de quinze quilômetros por hora. Cada jato de água lançado do funil o empurra para frente (ou melhor, para trás, já que o polvo nada para trás) de dois a dois metros e meio.

O movimento do jato também pode ser encontrado no mundo vegetal. Por exemplo, os frutos maduros do “pepino louco” ao menor toque saltam do caule e um líquido pegajoso com sementes é ejetado com força do orifício formado. O próprio pepino voa na direção oposta até 12 m.

Conhecendo a lei da conservação do momento, você pode alterar sua própria velocidade de movimento no espaço aberto. Se você estiver em um barco e tiver algumas pedras pesadas, atirar pedras em uma determinada direção o moverá na direção oposta. O mesmo acontecerá no espaço sideral, mas para isso são utilizados motores a jato.

Todo mundo sabe que um tiro de uma arma é acompanhado de recuo. Se o peso da bala fosse igual ao peso da arma, eles se separariam na mesma velocidade. O recuo ocorre porque a massa descartada de gases cria uma força reativa, devido à qual o movimento pode ser garantido tanto no ar quanto no espaço sem ar. E então mais massa e a velocidade dos gases que saem, a grande poder o recuo é sentido pelo nosso ombro, quanto mais forte a reação da arma, maior a força reativa.

O uso da propulsão a jato na tecnologia

Por muitos séculos, a humanidade sonhou com voos espaciais. Os escritores de ficção científica propuseram uma variedade de meios para atingir esse objetivo. No século 17, uma história apareceu do escritor francês Cyrano de Bergerac sobre um vôo para a lua. O herói desta história chegou à lua em uma carroça de ferro, sobre a qual lançava constantemente um forte ímã. Atraída por ele, a carroça subiu cada vez mais alto acima da Terra até chegar à Lua. E o barão Munchausen disse que subiu à lua no pé de um feijão.

No final do primeiro milênio dC, a China inventou jato-Propulsão, que alimentavam foguetes - tubos de bambu cheios de pólvora, também eram usados ​​\u200b\u200bpara diversão. Um dos primeiros projetos de carros também foi com motor a jato e esse projeto pertenceu a Newton

O autor do primeiro projeto de jato do mundo aeronave, destinado ao vôo humano, era um revolucionário russo - N.I. Kibalchich. Ele foi executado em 3 de abril de 1881 por participar da tentativa de assassinato do imperador Alexandre II. Ele desenvolveu seu projeto na prisão após a sentença de morte. Kibalchich escreveu: “Enquanto estava na prisão, alguns dias antes de minha morte, estou escrevendo este projeto. Acredito na viabilidade da minha ideia, e essa crença me apóia em minha terrível posição ... Enfrentarei a morte com calma, sabendo que minha ideia não morrerá comigo.

A ideia de usar foguetes para voos espaciais foi proposta no início do nosso século pelo cientista russo Konstantin Eduardovich Tsiolkovsky. Em 1903, um artigo de um professor do ginásio Kaluga K.E. Tsiolkovsky "Pesquisa de espaços mundiais por dispositivos a jato". Este trabalho continha a equação matemática mais importante para a astronáutica, hoje conhecida como “fórmula de Tsiolkovsky”, que descrevia o movimento de um corpo de massa variável. Posteriormente, ele desenvolveu um esquema para um motor de foguete de combustível líquido, propôs um projeto de foguete de vários estágios e expressou a ideia da possibilidade de criar cidades espaciais inteiras em órbita próxima à Terra. Ele mostrou que o único aparelho capaz de vencer a gravidade é um foguete, ou seja, um aparelho com motor a jato que utiliza combustível e um oxidante localizado no próprio aparelho.

Nesta seção, consideraremos o movimento de corpos de massa variável. Este tipo de movimento é freqüentemente encontrado na natureza e em sistemas técnicos. Como exemplos, pode-se citar:

Queda de uma gota em evaporação;

O movimento de um iceberg derretendo na superfície do oceano;

O movimento de uma lula ou água-viva;

Voo de foguete.

Abaixo derivamos uma equação diferencial simples que descreve o movimento de um corpo de massa variável, considerando o vôo de um foguete.

Equação Diferencial de Propulsão a Jato

A propulsão a jato é baseada em terceira lei de newton , segundo o qual "a força de ação é igual em valor absoluto e oposta em direção à força de reação". Os gases quentes, escapando do bocal do foguete, formam a força de ação. A força de reação agindo na direção oposta é chamada força de impulso. Essa força apenas fornece a aceleração do foguete.

Seja a massa inicial do foguete \(m,\) e sua velocidade inicialé \(v.\) Depois de algum tempo \(dt\) a massa do foguete diminuirá \(dm\) como resultado da combustão do combustível. Isso aumentará a velocidade do foguete em \(dv.\) lei da conservação do momento ao sistema "foguete + fluxo de gás". No momento inicial, o momento do sistema é \(mv.\) \right),\] e o momento associado aos gases de escape no sistema de coordenadas em relação à Terra será igual a \[(p_2) = dm\esquerda((v - u) \direita),\] onde \(u\) − taxa de fluxo de gás em relação à terra. Aqui levamos em consideração que a velocidade de saída dos gases é direcionada na direção oposta à velocidade do foguete (Figura \(1\)). Portanto, \(u\) é precedido por um sinal de menos.

De acordo com a lei de conservação do momento total do sistema, podemos escrever: \[ (p = (p_1) + (p_2),)\;\; (\Rightarrow mv = \left((m - dm) \right)\left((v + dv) \right) + dm\left((v - u) \right).) \]

Figura 1

Transformando esta equação, obtemos: \[\require(cancel) \cancel(\color(blue)(mv)) = \cancel(\color(blue)(mv)) - \cancel(\color(red)(vdm ) ) + mdv - dmdv + \cancel(\color(red)(vdm)) - udm. \] Na última equação, o termo \(dmdv,\) pode ser desprezado considerando pequenas mudanças nessas quantidades. Como resultado, a equação será escrita na forma \ Divida ambas as partes por \(dt,\) para transformar a equação na forma segunda lei de newton : \ Esta equação é chamada equação diferencial de propulsão a jato . parte direita equação é força de impulso\(T:\)\ Pode ser visto na fórmula resultante que a força de empuxo é proporcional a taxas de fluxo de gás E taxa de combustão de combustível . Claro, esta equação diferencial descreve o caso ideal. Não leva em conta gravidade E força aerodinâmica . Levá-los em consideração leva a uma complicação significativa da equação diferencial.

Fórmula de Tsiolkovsky

Se integrarmos a equação diferencial derivada acima, obtemos a dependência da velocidade do foguete com a massa do combustível queimado. A fórmula resultante é chamada equação ideal jato-Propulsão ou Fórmula de Tsiolkovsky , que a trouxe em \ (1897 \) ano.

Para obter esta fórmula, é conveniente reescrever a equação diferencial da seguinte forma: \ Separando as variáveis ​​e integrando, encontramos: \[ (dv = u\frac((dm))(m),)\;\; (\Rightarrow \int\limits_((v_0))^((v_1)) (dv) = \int\limits_((m_0))^((m_1)) (u\frac((dm))(m)) .) \] Observe que \(dm\) denota uma diminuição na massa. Portanto, vamos pegar o incremento \(dm\) com sinal negativo. Como resultado, a equação se torna: \[ (\left. v \right|_((v_0))^((v_1)) = - u\left. (\left((\ln m) \right)) \ direita |_((m_0))^((m_1)),)\;\; (\Rightarrow (v_1) - (v_0) = u\ln \frac(((m_0)))(((m_1))).) \] onde \((v_0)\) e \((v_1)\) são as velocidades inicial e final do foguete, e \((m_0)\) e \((m_1)\) são as massas inicial e final do foguete, respectivamente.

Assumindo \((v_0) = 0,\) obtemos a fórmula derivada por Tsiolkovsky: \ Esta fórmula determina a velocidade do foguete dependendo da mudança em sua massa conforme o combustível queima. Usando esta fórmula, você pode estimar aproximadamente a quantidade de combustível necessária para acelerar um foguete a uma determinada velocidade.

Entre os grandes técnicos e realizações científicas século XX, um dos primeiros lugares, sem dúvida, pertence foguetes e teoria da propulsão a jato. Os anos da Segunda Guerra Mundial (1941-1945) levaram a uma melhoria extraordinariamente rápida no design de veículos a jato. Os foguetes de pólvora reapareceram nos campos de batalha, mas já em pólvora TNT sem fumaça de alto teor calórico ("Katyusha"). Aeronaves com motores a jato de ar, aeronaves não tripuladas com motores a jato de ar pulsado ("V-1") e misseis balísticos com um alcance de até 300 km ("V-2").

A tecnologia de foguetes está se tornando um ramo da indústria muito importante e em rápido crescimento. O desenvolvimento da teoria do voo de veículos a jato é um dos problemas prementes do desenvolvimento científico e tecnológico moderno.

K. E. Tsiolkovsky fez muito pelo conhecimento fundamentos da teoria do movimento do foguete. Ele foi o primeiro na história da ciência a formular e investigar o problema de estudar movimentos retilíneos mísseis, com base nas leis da mecânica teórica. Como apontamos, o princípio de comunicar movimento com a ajuda de forças de reação de partículas ejetadas foi reconhecido por Tsiolkovsky já em 1883, mas sua criação de uma teoria matematicamente rigorosa de propulsão a jato data do final do século XIX.

Em uma de suas obras, Tsiolkovsky escreveu: “Por muito tempo olhei para o foguete, como todo mundo: do ponto de vista do entretenimento e dos pequenos aplicativos. Não me lembro bem como me ocorreu fazer os cálculos relacionados ao foguete. Parece-me que as primeiras sementes do pensamento foram plantadas pelo famoso visionário Júlio Verne; ele despertou meu cérebro em uma determinada direção. Os desejos apareceram, por trás dos desejos surgiu a atividade da mente. ... A velha folha com as fórmulas finais relacionadas ao dispositivo a jato está marcada com a data de 25 de agosto de 1898.

“... Nunca afirmei ter uma solução completa para o problema. Primeiro vem inevitavelmente: pensamento, fantasia, conto de fadas. Eles são seguidos por cálculos científicos. E no final, a execução coroa o pensamento. Meu trabalho sobre viagens espaciais pertence à fase intermediária da criatividade. Mais do que ninguém, entendo o abismo que separa uma ideia da sua concretização, porque durante a minha vida não só pensei e calculei, mas também executei, também trabalhei com as minhas mãos. Porém, é impossível não ser uma ideia: a execução é precedida de um pensamento, um cálculo exato é uma fantasia.

Em 1903, o primeiro artigo de Konstantin Eduardovich sobre tecnologia de foguetes, que foi chamado de "O estudo dos espaços do mundo por dispositivos a jato". Neste trabalho, com base nas leis mais simples da mecânica teórica (a lei da conservação do momento e a lei da ação independente das forças), foi apresentada uma teoria do vôo de foguetes e foi fundamentada a possibilidade de usar veículos a jato para comunicações interplanetárias (Criação teoria geral movimento de corpos, cuja massa muda no processo de movimento, pertence ao professor I. V. Meshchersky (1859-1935)).

A ideia de usar um foguete para resolver problemas científicos, o uso de motores a jato para criar o movimento de grandiosas naves interplanetárias pertencem inteiramente a Tsiolkovsky. Ele é o fundador dos modernos foguetes líquidos de longo alcance, um dos criadores de um novo capítulo na mecânica teórica.

A mecânica clássica, que estuda as leis do movimento e do equilíbrio dos corpos materiais, baseia-se na três leis do movimento, formulado de forma clara e rigorosa por um cientista inglês em 1687. Essas leis têm sido usadas por muitos pesquisadores para estudar o movimento de corpos cuja massa não varia durante o movimento. foram considerados muito ocasiões importantes movimento e uma grande ciência foi criada - a mecânica dos corpos de massa constante. Os axiomas da mecânica dos corpos de massa constante, ou as leis do movimento de Newton, foram uma generalização de todos os desenvolvimentos anteriores da mecânica. Atualmente, as leis básicas do movimento mecânico são apresentadas em todos os livros de física para ensino médio. vamos dar aqui resumo As leis do movimento de Newton, já que o próximo passo na ciência que tornou possível estudar o movimento dos foguetes foi desenvolvimento adicional métodos da mecânica clássica.

As leis de Newton nos permitem explicar um fenômeno mecânico muito importante - jato-Propulsão. Este é o nome dado ao movimento de um corpo que ocorre quando uma parte dele se separa dele com alguma velocidade.

Pegue, por exemplo, um balão de borracha infantil, encha-o e solte-o. Veremos que quando o ar começar a sair em uma direção, o próprio balão voará na outra direção. Isso é propulsão a jato.

De acordo com o princípio da propulsão a jato, alguns representantes do mundo animal, como lulas e polvos, se movem. Jogando fora periodicamente a água que ingerem, conseguem atingir velocidades de até 60-70 km / h. Águas-vivas, chocos e alguns outros animais se movem de maneira semelhante.

Exemplos de propulsão a jato também podem ser encontrados no mundo vegetal. Por exemplo, os frutos maduros do pepino "louco", ao menor toque, saltam do pedúnculo e do buraco formado no lugar da perna destacada, um líquido amargo com sementes é ejetado com força; os próprios pepinos voam na direção oposta.

O movimento reativo que ocorre quando a água é ejetada pode ser observado no seguinte experimento. Vamos despejar água em um funil de vidro conectado a um tubo de borracha com ponta em forma de L (Fig. 20). Veremos que quando a água começar a sair do tubo, o próprio tubo começará a se mover e se desviar na direção oposta à direção do escoamento da água.

Os voos são baseados no princípio da propulsão a jato. mísseis. Moderno foguete espacialé uma aeronave muito complexa, composta por centenas de milhares e milhões de peças. A massa do foguete é enorme. Consiste na massa do fluido de trabalho (ou seja, gases quentes resultantes da combustão do combustível e ejetados na forma de uma corrente de jato) e a massa final ou, como dizem, “seca” do foguete restante após a ejeção do fluido de trabalho do foguete.

A massa "seca" de um foguete, por sua vez, consiste na massa da estrutura (ou seja, o invólucro do foguete, seus motores e sistema de controle) e a massa da carga útil (ou seja, equipamento científico, o corpo da espaçonave sendo lançado em órbita, a tripulação e o sistema de suporte de vida da nave).

À medida que o fluido de trabalho se esgota, os tanques vazios, partes em excesso do casco, etc., começam a sobrecarregar o foguete com carga desnecessária, dificultando a aceleração. Portanto, para atingir velocidades cósmicas foguetes compostos (ou de vários estágios) são usados ​​(Fig. 21). Em tais foguetes, a princípio, apenas os blocos do primeiro estágio 1. Quando o suprimento de combustível deles acaba, eles são separados e o segundo estágio 2 é ligado; após o esgotamento do combustível, ele também é separado e o terceiro estágio 3 é ligado. O satélite ou alguma outra espaçonave localizada na cabeça do foguete é coberto com uma carenagem de cabeça 4, cuja forma aerodinâmica ajuda a reduzir resistência do ar quando o foguete está voando na atmosfera da Terra.

Quando um jato de gás reativo é ejetado de um foguete em alta velocidade, o próprio foguete corre na direção oposta. Por que isso está acontecendo?

De acordo com a terceira lei de Newton, a força F com a qual o foguete atua sobre o fluido de trabalho é igual em magnitude e oposta em direção à força F "com a qual o fluido de trabalho atua sobre o corpo do foguete:

Força F" (que é chamada de força reativa) e acelera o foguete.

Da igualdade (10.1) segue que o impulso comunicado ao corpo é igual ao produto da força pelo tempo de sua ação. Portanto, as mesmas forças atuando ao mesmo tempo dão aos corpos impulsos iguais. Nesse caso, o momento m p v p adquirido pelo foguete é devido ao pulso m gás v gás dos gases ejetados:

m p v p = m gás v gás

Segue-se que a velocidade do foguete

Vamos analisar a expressão resultante. Vemos que a velocidade do foguete é maior, quanto maior a velocidade dos gases ejetados e maior a razão entre a massa do fluido de trabalho (ou seja, a massa do combustível) para a massa final ("seca") do foguete.

A fórmula (12.2) é aproximada. Não leva em conta que, à medida que o combustível queima, a massa do foguete voador se torna cada vez menor. A fórmula exata para a velocidade de um foguete foi obtida pela primeira vez em 1897 por K. E. Tsiolkovsky e, portanto, leva seu nome.

A fórmula Tsiolkovsky permite calcular as reservas de combustível necessárias para comunicar uma determinada velocidade a um foguete. A Tabela 3 mostra as razões da massa inicial do foguete m0 para sua massa final m, correspondendo a diferentes velocidades do foguete a uma velocidade de jato de gás (relativa ao foguete) v = 4 km/s.

Por exemplo, para comunicar uma velocidade a um foguete 4 vezes maior que a velocidade de saída dos gases (v p \u003d 16 km / s), é necessário que a massa inicial do foguete (junto com o combustível) exceda a massa final (“seca”) do foguete por 55 vezes (m 0 /m = 55). Significa que a parte do leão de toda a massa do foguete no início, deve ser precisamente a massa de combustível. A carga útil, em comparação com ela, deve ter uma massa muito pequena.

Uma contribuição importante para o desenvolvimento da teoria da propulsão a jato foi feita por um contemporâneo de K. E. Tsiolkovsky, o cientista russo I. V. Meshchersky (1859-1935). A equação de movimento de um corpo com uma massa variável é nomeado após ele.

1. O que é propulsão a jato? Dar exemplos. 2. No experimento mostrado na figura 22, quando a água escoa por tubos curvos, o balde gira na direção indicada pela seta. Explique o fenômeno. 3. O que determina a velocidade adquirida por um foguete após a combustão do combustível?

Hoje, a maioria das pessoas, é claro, associa a propulsão a jato principalmente aos mais recentes desenvolvimentos científicos e técnicos. Dos livros didáticos de física, sabemos que por "reativo" eles entendem o movimento que ocorre como resultado da separação de um objeto (corpo) de qualquer uma de suas partes. O homem queria subir ao céu para as estrelas, ele se esforçou para voar, mas só conseguiu realizar seu sonho com o advento dos aviões a jato e pisou naves espaciais, capazes de percorrer grandes distâncias, acelerando a velocidades supersônicas, graças aos modernos motores a jato instalados neles. Designers e engenheiros desenvolveram a possibilidade de usar propulsão a jato em motores. Os Fantasts também não ficaram de fora, oferecendo as mais incríveis ideias e formas de atingir esse objetivo. Surpreendentemente, esse princípio de movimento é generalizado na vida selvagem. Basta olhar ao redor, você pode notar os habitantes dos mares e da terra, entre os quais existem plantas, cuja base é o princípio reativo.

História

Mesmo nos tempos antigos, os cientistas com interesse estudaram e analisaram os fenômenos associados à propulsão a jato na natureza. Um dos primeiros a fundamentar e descrever teoricamente sua essência foi Heron, um mecânico e teórico Grécia antiga que inventou o primeiro motor a vapor com o seu nome. Os chineses conseguiram encontrar um método reativo uso pratico. Eles foram os primeiros, tendo como base o método de movimentação de chocos e polvos, já no século 13 inventaram os foguetes. Eram usados ​​em fogos de artifício, causando grande impacto, e também, como sinalizadores, pode ter havido mísseis de combate, que foram usados ​​como artilharia de foguetes. Com o tempo, essa tecnologia chegou à Europa.

N. Kibalchich tornou-se o descobridor do novo tempo, tendo inventado um esquema para um protótipo de aeronave com motor a jato. Ele foi um excelente inventor e um revolucionário convicto, pelo que esteve na prisão. Foi na prisão que fez história ao criar seu projeto. Depois de sua execução por ativo atividade revolucionária e falando contra a monarquia, sua invenção foi esquecida nas prateleiras dos arquivos. Depois de algum tempo, K. Tsiolkovsky conseguiu aprimorar as ideias de Kibalchich, provando a possibilidade de explorar espaço por propulsão a jato de espaçonaves.

Mais tarde, durante o Grande guerra patriótica, apareceu famosos Katyushas, sistemas de artilharia de foguetes de campanha. Assim, o nome carinhoso do povo se referia não oficialmente às poderosas instalações que eram utilizadas pelas forças da URSS. Não se sabe ao certo, em relação ao qual, a arma recebeu esse nome. A razão para isso foi a popularidade da música de Blanter ou a letra "K" no corpo da argamassa. Com o tempo, os soldados da linha de frente começaram a dar apelidos a outras armas, criando assim nova tradição. Os alemães têm esse combate lançador de foguetes chamado de "órgão de Stalin" para aparência que lembrou instrumento musical e o som estridente que vinha do lançamento de foguetes.

mundo vegetal

Representantes da fauna também usam as leis da propulsão a jato. Maioria as plantas com tais propriedades são anuais e juvenis: alho espinhoso, peciolado, coração sensível, pikulnik de corte duplo, mehringia de três veias.

Pepino espinhoso, caso contrário, louco, pertence à família da cabaça. Esta planta atinge um tamanho grande, tem uma raiz grossa com caule áspero e folhas grandes. Cresce na área Ásia Central, Mediterrâneo, no Cáucaso, bastante comum no sul da Rússia e Ucrânia. Dentro do fruto, durante o período de amadurecimento, as sementes se transformam em muco, que, sob a influência das temperaturas, começa a fermentar e liberar gases. Mais perto do amadurecimento, a pressão dentro do feto pode chegar a 8 atmosferas. Em seguida, com um leve toque, o fruto se desprende da base e as sementes com o líquido saem voando do fruto com uma velocidade de 10 m/s. Devido à capacidade de atirar a 12 m de comprimento, a planta foi chamada de "arma da senhora".

O coração do melindroso é uma espécie anual amplamente difundida. Encontra-se, via de regra, em matas sombreadas, ao longo das margens dos rios. chegando no nordeste América do Norte e em África do Sul, estabeleceu-se com sucesso. O coração sensível é propagado por sementes. As sementes no núcleo sensível são pequenas, pesando não mais que 5 mg, que são lançadas a uma distância de 90 cm, graças a esse método de distribuição de sementes, a planta ganhou esse nome.

Mundo animal

jato-Propulsão - Fatos interessantes relacionados ao mundo animal. Nos cefalópodes, o movimento reativo ocorre através da água exalada por um sifão, que geralmente se estreita em uma pequena abertura para receber velocidade máxima exalação. A água passa pelas brânquias antes da expiração, cumprindo o duplo propósito de respiração e locomoção. lebres do mar, de outra forma gastrópodes, usam meios de locomoção semelhantes, mas sem o complexo aparato neurológico dos cefalópodes, eles se movem de forma mais desajeitada.

Alguns peixes-cavaleiro também desenvolveram a propulsão a jato, passando água sobre suas brânquias para complementar a propulsão das nadadeiras.

Nas larvas de libélula, o poder reativo é obtido deslocando a água de uma cavidade especializada no corpo. Vieiras e cardídeos, sifonóforos, túnicas (como salpas) e algumas águas-vivas também usam propulsão a jato.

A maior parte do tempo vieiras eles ficam quietos no fundo, mas em caso de perigo, eles fecham rapidamente as válvulas de sua concha, então empurram a água para fora. Esse mecanismo de comportamento também fala do uso do princípio do deslocamento do jato. Graças a ele, as vieiras podem flutuar e se mover por longas distâncias usando a técnica de abertura-fechamento da concha.

A lula também usa esse método, absorvendo água e, em seguida, empurrando-a pelo funil com muita força, ela se move a uma velocidade de pelo menos 70 km / h. Reunindo os tentáculos em um nó, o corpo da lula forma uma forma aerodinâmica. Tomando como base esse motor de lula, os engenheiros projetaram um canhão de água. A água é sugada para dentro da câmara e depois jogada para fora pelo bocal. Assim, a embarcação é direcionada na direção oposta ao jato ejetado.

Em comparação com as lulas, as salpas usam os motores mais eficientes, gastando uma ordem de magnitude menos energia do que as lulas. Ao se movimentar, a salpa lança água no buraco da frente, e depois entra em uma ampla cavidade onde as guelras são esticadas. Após um gole, o orifício se fecha e, com a ajuda da contração dos músculos longitudinais e transversais que comprimem o corpo, a água é ejetada pelo orifício por trás.

O mais incomum de todos os mecanismos de movimento possui um gato comum. Marcel Despres sugeriu que o corpo é capaz de se mover e mudar de posição mesmo com a ajuda de forças internas(sem partir de nada e sem depender de nada), a partir do qual se pode concluir que as leis de Newton podem estar erradas. A prova de sua suposição poderia servir como um gato que caiu de uma altura. Durante a queda de cabeça para baixo, ela ainda vai pousar com todas as patas, isso já virou uma espécie de axioma. Tendo fotografado detalhadamente o movimento da gata, pudemos ver tudo o que ela fazia no ar quadro a quadro. Vimos seu movimento com a pata, o que provocou uma resposta do corpo, girando no sentido contrário ao movimento da pata. Agindo de acordo com as leis de Newton, o gato pousou com sucesso.

Nos animais, tudo acontece no nível do instinto, a pessoa, por sua vez, o faz conscientemente. Os nadadores profissionais, tendo saltado da torre, têm tempo para dar três voltas no ar e, tendo conseguido parar a rotação, endireitam-se estritamente na vertical e mergulham na água. O mesmo princípio se aplica a ginastas aéreas de circo.

Por mais que uma pessoa tente superar a natureza aprimorando as invenções por ela criadas, ainda não atingimos aquela perfeição tecnológica em que os aviões poderiam repetir as ações de uma libélula: pairar no ar, recuar instantaneamente ou mover-se para o lado. E tudo isso acontece em alta velocidade. Talvez passe um pouco mais de tempo e a aeronave, graças às correções nas características aerodinâmicas e nas capacidades reativas das libélulas, consiga fazer curvas fechadas e ficar menos suscetível às condições externas. Tendo espiado da natureza, uma pessoa ainda pode melhorar muito em benefício do progresso técnico.