motor cu reacție
1. Jet Propulsion
Din legea conservării impulsului urmează: pentru a accelera, este necesar să-l împingă înapoi.
De exemplu, atunci când o persoană fuge, el a dat împinge înapoi drumul; Vehiculele împinge înapoi drumul prin rotirea roților motoare; vâslă vâslaș împinge înapoi apa.
Și ce putem împinge înapoi, atunci când nu este nimic - ca o rachetă în spațiul cosmic?
În acest caz, este necesar să se ia, care poate fi apoi împins înapoi. Astfel, barca poate fi overclockate fără vâsle, dacă este rezervat, de exemplu, un număr mare de bile și să le arunce afară din barca (Fig. 27.1).
În mod similar, în mișcare și la arma recul în timpul împușcat: împingând miezul pistolului conform legii conservării impulsului, iar ea devine un impuls.
Mișcarea în care corpul își schimbă viteza, aruncând o parte, numită reactivă.
Principiul de funcționare al rachetei
Cel mai important exemplu practic de propulsie cu jet este mișcarea rachetei.
Puteți face un model simplu de o rachetă - este suficient pentru a lua un balon obișnuit.
Am pus experienta
Umflați mingea și fără a lega eliberarea sa. Aerul va ieși din minge, și va zbura în direcția opusă a jetului de aer (Fig. 27.2).
mișcarea mingea se datorează legea conservării impulsului.
La momentul inițial mingea cu aerul conținut în acesta în repaus în raport cu pământul. Conform legii conservării impulsului și impulsul total al mingea eliberat din acesta aerul ar trebui să rămână la zero. De aceea, aerul care iese din mingea și mingea trebuie să se deplaseze în direcții opuse.
Racheta este similară în acest sens, cu balon pentru copii. La fel ca aerul care iese mingea dintr-o duză de la rachete de mare viteză zbura înapoi produse de ardere a combustibilului (gaz roșu fierbinte). Cu toate acestea, în conformitate cu legea de conservare a impulsului de rachete comunică un impuls îndreptat spre înainte (Fig. 27.3).
Am ales un sistem de referință inerțial, în care racheta a fost de repaus la momentul inițial, iar motorul a fost oprit. Să presupunem că vehiculul pornind de la o porțiune de duză racheta a zburat în masă de gaz Mg la o r rată în raport cu cadrul de referință selectat.
Conform legii conservării impulsului și impulsul total al gazului de rachete a fost zero în acest cadru. prin urmare
Acolo mp - masa vehiculului (rămas după porțiuni de eliberare a gazului) p - viteza pe care racheta dobândite în cadrul selectat de referință (care viteza sa inițială este zero). Prin urmare, p - o schimbare a vitezei a rachetei în acest cadru.
1. Să se arate că viteza de schimbare a rachetei direct proporțională cu masa gazului evacuat și viteza acestuia relativă la racheta, și invers proporțională cu masa rachetei.
Rachetele folosite pentru lansarea de sateliți artificiali, stațiile spațiale de serviciu, zborurile interplanetare.
Șeful astronauții situate cabină de rachete. La începutul zborului pentru această parte există doar câteva procente din masa totală a rachetei. Cu toate acestea, masa principală a rachetei, la începutul unui zbor este capacitatea de combustibil.
In rachete moderne emise viteza gazului (în raport cu racheta) este de câțiva kilometri pe secundă (mai mult de mai multe ori viteza unui glonț). După cum rezultă din relația (1), astfel încât chiar și la o astfel de rachete dobândite viteza gazului de mare viteză emis primul spațiu (aproximativ 8 km / s), este necesar ca masa de combustibil de mai multe ori mai mare decât masa sarcinii utile.
Cu toate acestea, toate de gaz nu trebuie să fie eliminate rachete dintr-o dată! Faptul că accelerarea rachetei ar fi, în același timp, atât de mare încât a apărut congestionare nu ar fi capabil să reziste nu numai astronauți, dar, de asemenea, dispozitive.
De ce mai multe etape de rachete?
Pentru a evita congestionarea majore, racheta ar trebui să fie dispersate pe o perioadă destul de lungă de timp. Și la accelerare lung a ne îndepărta de duza de rachete pentru a dispersa gazul ar trebui să fie nu numai racheta, dar cantitatea mare de combustibil întreg că racheta poartă în corpul său. Ca urmare, consumul de combustibil crește multiple.
De exemplu, pentru a dispersa fără suprasarcini excesive la prima viteză spațială de rachete, masa de combustibil ar trebui să depășească zece ori masa sarcinii utile. Prin urmare, o luare de rachete cu mai multe trepte.
Prima și a doua rachetă etapă reprezintă rezervor cu combustibil, camere de ardere și duze. Atunci când carburantul conținut în prima etapă, este ars, este separat de rachete, provocând greutatea rachetelor este redus semnificativ. Apoi, același lucru se întâmplă cu cea de a doua etapă, activează apoi motorul de a treia etapă, accelerația racheta finală la viteza nominală.
Calcularea rachetei impuls transmis
Să considerăm un exemplu simplificat de calcul al vitezei de deplasare a unei rachete.
2. Când motorul duzei rachete cântărind 100 tone 100 kg la fiecare secundă de gaz este ejectat la o viteză de 4 km / s în raport cu racheta. Luați în considerare modificarea în masa a rachetei în timpul perioadei de raportare de timp poate fi neglijată.
a) Care este impulsul gazului evacuat 1 în sistemul de referință inerțial, în care racheta în timpul momentul inițial de repaus?
b) Care este schimbarea în impuls rachetei 1 cu același cadru de referință?
c) Care este forța care acționează asupra rachetei de gaz?
d) Care este accelerația rachetei în respectivul cadru de referință?
2. Dezvoltarea și spațiu de explorare rachete
Bazele teoriei Jet Propulsion a pus Konstantin Eduardovich Tsiolkovsky.
După o scarlatină copilărie, el este aproape surd și nu a putut participa la școală. Dar el a fost un strălucit autodidact și a devenit unul dintre cei mai luminate ale timpului său.
Studiul, care a început la vârsta spațială a omenirii, Tsiolkovsky a petrecut de lucru Kaluga profesor de liceu.
El a sugerat utilizarea de mai multe etape de rachete, a dezvoltat principiile sistemelor de susținere a vieții echipajului.
K. E. Tsiolkovskomu faimoasă spunând: „Pământul - leagănul minții, dar nu se poate trăi în leagăn pentru totdeauna.“
Visul de zbor spațial Tsiolkovsky puse în aplicare în primul rând compatrioții noștri sub conducerea Sergeya Pavlovicha Koroleva.
Starea actuală a cercetării spațiale
Având în vedere că primul zbor spațiu al rachetei au fost îmbunătățite în mod semnificativ, iar astăzi pe orbita cu ajutorul mai multor stații spațiale de ieșire, care sunt astronauți care lucrează în mod constant.
Lansat rachete de cercetare pentru Venus, Marte si alte planete din sistemul solar. telescoape montate prin satelit, cu care oamenii de știință picătură mai departe și mai departe în adâncul universului.
România a participat activ la proiecte spațiale internaționale, în special prin Stația Spațială Internațională.
Figura 27.4 prezintă imaginea rezultată din spațiu stația spațială internațională pe fundalul Pământului.
întrebări și sarcini suplimentare
4. Care este viteza de conectare a rachetei și viteza de a scăpa de rachete cu gaz?
5. Explicați de ce este imposibil de a livra marfa la stația spațială cu avionul.
6. De ce mai multe etape de rachete?
7. Utilizarea Internetului, se pregătească împreună cu colegii ilustrate prezentare despre cercetarea spațială modernă.
8. Un motor racheta ejectat porțiuni egale de gaz, cu aceeași viteză în raport cu racheta. Cum se va schimba incrementarea viteza rachetei prin aruncarea următoarea porțiune de gaz?
9. Faceți o roată Segner (Fig. 27.5) și explică principiul funcționării sale. În ce direcție se va roti găleată în imaginea de mai jos?
