Reaktivní pohyb ve strojírenství a přírodě - příklady

Pro většinu lidí je výraz "reaktivní pohyb" reprezentován formou moderního pokroku v oblasti vědy a techniky, zejména v oblasti fyziky. Jetový pohon v technologii je spoustou mnoha kosmických lodí, družic a tryskových letadel. Ukazuje se, že fenomén tryskového pohonu existoval mnohem dříve než sám člověk a nezávisle na něm. Lidem se podařilo pochopit, používat a rozvíjet to, co podléhá zákonům přírody a vesmíru.

Co je jet pohon?

V angličtině se slovo "tryskové" ozve jako "proud". Tím se rozumí pohyb těla, který je vytvořen v procesu oddělování částí od něj s určitou rychlostí. Existuje síla, která pohybuje tělem v opačném směru od směru pohybu a odděluje část od něj. Pokaždé, když je předmět vytažen z objektu a objekt se pohybuje v opačném směru, je pozorován reaktivní pohyb. Za účelem zvedání objektů ve vzduchu musí inženýři navrhnout silnou tryskovou instalaci. Vypouští proudy plamene a rakety ho zvednou na oběžnou dráhu Země. Někdy rakety spouštějí satelity a vesmírné sondy.

Co se týče letadel a vojenských letadel, principy jejich práce poněkud připomínají vzlet rakety: fyzické tělo reaguje na silný proud plynu, který se vysune, a tím se pohybuje v opačném směru. To je základní princip provozu tryskových letadel.

Newtonovy zákony v proudovém pohybu

Inženýři založili své návrhy na principech tvorby vesmíru, poprvé podrobně popsaných v dílech významného britského vědce Isaaca Newtona, kteří žili koncem 17. století. Newtonovy zákony popisují mechanismy gravitace a říkají nám, co se stane, když se objekty pohybují. Zvláště jasně vysvětlují pohyb těles v prostoru.

Druhý zákon Newtonu určuje, že síla pohybujícího se objektu závisí na tom, kolik hmoty obsahuje, jinými slovy jeho hmotnost a změny rychlosti pohybu (zrychlení). Abyste mohli vytvořit silnou raketu, je nutné, aby neustále uvolňovala velké množství vysokorychlostní energie. Newtonův třetí zákon říká, že pro každou akci bude stejná síla, ale opačná reakce je opozice. Tryskové motory v přírodě a technologii dodržují tyto zákony. V případě rakety je síla akce věcí, která letí z výfukového potrubí. Opozicí je posunutí rakety dopředu. Je to síla emisí z ní, která tlačí raketu. Ve vesmíru, kde raketa nemá téměř žádnou váhu, dokonce i nepatrný posun od raketových motorů může způsobit, že velká loď bude ležet rychle.

Technika využívající tryskový pohon

Fyzikou reaktivního pohybu je to, že akcelerace nebo zpomalení těla nastává bez vlivu okolních těles. Proces nastává v důsledku oddělení části systému.

Příklady proudového pohonu v technologii jsou:

1. fenomén odrazu z výstřelu;
2. výbuchy;
3. havaruje při nehodách;
4. zpětný ráz při použití silné zbraně;
5. loď s proudovým motorem;
6. proudové letouny a rakety.

Těla vytvoří uzavřený systém, pokud se vzájemně vzájemně ovlivňují. Taková interakce může vést ke změně mechanického stavu těles tvořících systém.

Jaký je účinek zákona zachování hybnosti?

Poprvé tento zákon oznámil francouzský filozof a fyzik R. Descartes. Když dojde ke vzájemnému ovlivnění dvou nebo více těles, mezi nimi vznikne uzavřený systém. Při pohybu, každé tělo má svůj vlastní impuls. Toto je tělesná hmotnost vynásobená jeho rychlostí. Celkový impuls systému se rovná vektorovému součtu impulsů těles v něm. Impuls jakéhokoli těla uvnitř systému se mění v důsledku vzájemného ovlivňování. Celkový impuls těl v uzavřeném systému zůstává nezměněn během různých pohybů a interakcí těl. To je zákon zachování hybnosti.

Příkladem působení tohoto zákona jsou kolize těles (kulečníkové míče, automobily, elementární částice), stejně jako přestávky na tělo a střelba. Když je zbraň vypálena, dojde k odrazu: projektil se vrhá dopředu a zbraně se samy odtáhnou. Proč se to děje? Kultura a zbraň tvoří mezi sebou uzavřený systém, kde funguje zákon zachování hybnosti. Když vystřelíte, změní se pulzy samotné zbraně a kulka. Celkový impuls zbraně a kulka v ní před výstřelem se rovná celkovému impulsu odvalované zbraně a vypálené kulky po střelbě. Pokud by kulka a zbraň měla stejnou hmotnost, odletěli by v opačném směru se stejnou rychlostí.

Zákon zachování hybnosti má širokou praktickou aplikaci. Umožňuje vám vysvětlit proudový pohon, díky kterému jsou dosaženy nejvyšší rychlosti.

Reaktivní pohyb ve fyzice

Nejpozoruhodnějším příkladem zákona zachování hybnosti je proudový pohyb prováděný raketou. Nejdůležitější částí motoru je spalovací komora. V jedné ze svých stěn je trysková tryska, přizpůsobená k uvolňování plynu, ke kterému dochází při spalování paliva. Při působení vysokých teplot a tlaku plynu při vysoké rychlosti z trysky motoru. Před spuštěním rakety je její hybnost vůči Zemi nulová. V době spuštění raketa také přijímá puls, který se rovná plynovému impulsu, ale opačným směrem.

Příklad fyziky proudového pohonu lze vidět všude. Během oslavy narozenin se balón může stát raketou. Jakým způsobem? Nafoukněte balón tím, že svorka otevřete tak, aby vzduch neunikl. Nyní ho nechte jít. Balón s velkou rychlostí bude řídit po místnosti, poháněný vzduchem létajícím z ní.

Historie pohonných jednotek

Historie proudových motorů začala již v roce 120 př.nl, kdy Alexandr Heron navrhl první proudový motor eolipil. Voda se nalije do kovové koule, která je ohřívána ohněm. Pára, která uniká z této koule, ji otáčí. Toto zařízení zobrazuje tryskový pohon. Gerona kňazi úspěšně použili k otevření a zavření dveří chrámu. Modifikace eolipilového - Segnerova kola, která se v našich dnech účinně používá k zavlažování zemědělské půdy. V 16. století představil Jovani Branca první světovou parní turbínu, která pracuje na principu proudového pohonu. Isaac Newton navrhl jeden z prvních projektů parních vozidel.

První pokusy o využití proudového pohonu v technologii pro pohyb po zemi patří do století 15-17. Před 1000 lety číňané měli rakety, které byly používány jako vojenské zbraně. Například v roce 1232, podle kroniky, ve válce s Mongoly, používali šípy, vybavené raketami.

První pokusy o vybudování tryskového letadla začaly v roce 1910. Výzkum raket v minulých staletích byl vzat jako základ, kde bylo podrobně popsáno použití urychlovačů prášku, které mohou výrazně snížit délku spalování a vzletu. Hlavním designérem byl rumunský inženýr Henri Coanda, který postavil letadlo založené na pístovém motoru. Průkopník tryskového pohonu v této technice může být oprávněně nazýván inženýrem z Anglie - Frank Whitle, který navrhl první myšlenky na vytvoření tryskového motoru a získal pro ně patent na konci devatenáctého století.

První tryskové motory

Poprvé vznikl v Rusku vývoj tryskového motoru na počátku 20. století. Teorie pohybu tryskových přístrojů a raketové techniky schopné vyvinout nadzvukovou rychlost byla podpořena známým ruským vědcem K. E. Tsiolkovským. Nadšený návrhář A. M. Lyulka se podařilo tuto myšlenku oživit. Byl to ten, kdo vytvořil projekt prvního proudového letounu v SSSR, který pracoval s pomocí tryskové turbíny. První proudové letadlo bylo vytvořeno německými inženýry. Tvorba projektů a výroba byla prováděna tajně v maskovaných továrnách. Hitler se svou myšlenkou stát se světovým panovníkem spojil nejlepší německé designéry s výrobou nejsilnějších zbraní, včetně vysokorychlostních letadel. Nejúspěšnější z nich byla první německá proudová letadla Messerschmitt-262. Toto letadla On se stal prvním na světě, který úspěšně vydržel všechny testy, volně vzal do vzduchu a poté začal být hromadně vyráběný.

Letadlo mělo následující vlastnosti:

• Zařízení mělo dva turbojetové motory.
• Radar byl umístěn v přídi.
• Maximální rychlost letadla dosáhla 900 km / h.

Díky všem těmto ukazatelům a konstrukčním prvkům bylo první proudové letadlo Messerschmitt-262 impozantní zbraň v boji proti jiným letadlům.

Prototypy moderních letadel

V poválečném období vytvořili ruští návrháři proudové letadla, které se později staly prototypy moderních letadel.

I-250, lépe známý jako legendární MiG-13, je bojovník, na němž pracoval AI Mikoyan. První let byl proveden na jaře 1945, v té době proudový stíhač zaznamenal rekordní rychlost, která dosáhla 820 km / h. Byly spuštěny proudové letouny MiG-9 a Yak-15.

V dubnu 1945 poprvé vstoupil do nebe P.O. Sukhoi - Su-5, který stoupal a létal kvůli tryskovému motorovému kompresoru a pístovému motoru, který se nacházel v zadní části konstrukce.

Po skončení války a předání fašistického Německa Sovětský svaz získal německé letadlo s JUMO-004 a BMW-003 jako trofeje.

Prvních světových prototypů

Nejen němečtí a sovětští designéři se zabývali vývojem, testováním nových letadel a jejich výrobou. Inženýři z USA, Itálie, Japonska a Velké Británie také vytvořili poměrně málo úspěšných projektů s využitím tryskového pohonu ve strojírenství. Mezi první vývoj s různými typy motorů patří:

• Ne-178 - německá turbínová elektrárna, zvedla do vzduchu v srpnu 1939.
• GlosterE. 28/39 - letadlo původně z Velké Británie s turbodmychadlem nejprve letělo do nebe v roce 1941.
• Ne-176 - stíhač vytvořený v Německu pomocí raketového motoru, provedl svůj první let v červenci 1939.
• BI-2 - první sovětské letadlo, které bylo uvedeno do pohybu raketovou elektrárnou.
• CampiniN.1 - proudové letadlo vytvořené v Itálii, které se stalo prvním pokusem italských designérů o odklon od pístového návěsu.
• Yokosuka MXY7 Ohka ("Oka") s motorem Tsu-11 je japonský stíhací bombardér, tzv. Jednorázové letadlo s pilotem kamikaze na palubě.

Použití tryskového pohonu dalo ostrý impuls rychlému vytvoření následujících tryskových letadel a dalšímu rozvoji vojenských a civilních letadel.

1. GlosterMeteor - letecký stíhací letoun, vyrobený ve Velké Británii v roce 1943, hrál významnou roli ve druhé světové válce a po jeho dokončení vykonával úkoly protiletadlových německých raket V-1.
2. LockheedF-80 je proudové letadlo vyrobené v USA s použitím motoru typu AllisonJ. Tyto letadla se víceméně podílely na japonsko-korejské válce.
3. B-45 Tornado je prototyp moderních bombardérů B-52, vytvořených v roce 1947.
4. MiG-15 - stoupenec uznaného stíhacího stíhače MiG-9, který se aktivně účastnil vojenského konfliktu v Koreji, byl vyroben v prosinci 1947.
5. Tu-144 je první sovětské nadzvukové letecké letadlo.

Moderní proudové přístroje

Každým rokem se letadla zlepšují, protože konstruktéři z celého světa pracují na vytváření vozidel nové generace schopných létat rychlostí zvuku a nadzvukovou rychlostí. Nyní existují linky, které dokáží ubytovat velké množství cestujících a nákladu, s obrovskými rozměry a nepředstavitelnou rychlostí přes 3000 km / h, vojenské letadlo vybavené moderním bojovým zařízením.

Ale mezi touto odrůdou existuje několik návrhů držáků tryskového záznamu:

1. Airbus A380 je nejvzácnější zařízení, které je schopno přijmout na palubě 853 cestujících, které jsou vybaveny dvoupodlažní konstrukcí. Je také jedním z nejluxusnějších a nejdražších letadel naší doby. Největší pasažérka ve vzduchu.
2. Boeing 747 - více než 35 let byl považován za nejprostornější dvoupodlažní linku a mohl přepravovat 524 cestujících.
3. AN-225 "Mriya" - nákladní letadlo, které se může pochlubit nosností 250 tun.
4. LockheedSR-71 je trysková letadla, která během letu dosahuje rychlosti 3529 km / h.

Výzkum v oblasti letectví nezastaví, protože tryskové letadla jsou základem rychle se rozvíjejícího moderního letectví. Nyní je navrženo několik západních a ruských posádkových letadel bez posádky s proudovými motory, jejichž uvolnění je plánováno na příštích několik let.

Ruský inovativní vývoj budoucnosti zahrnuje pátou generaci stíhače PAK FA-T-50, jejíž první kopie půjdou do armády údajně koncem roku 2017 nebo počátkem roku 2018 po testování nového tryskového motoru.

Příroda je příkladem proudového pohonu.

Reaktivní princip pohybu byl původně navržen samotnou přírodou. Jeho působení využívají některé larvy. druh vážka, medúzy, mnoho měkkýšů - hřebenatky, sépie, chobotnice, chobotnice. Aplikují určitý druh "principu odpudivosti". Sépie vtahují do vody a hájí to tak rychle, že samy vykročili. Squids, pomocí této metody, může dosáhnout rychlosti až 70 kilometrů za hodinu. To je důvod, proč tento způsob přepravy dovolil volat kalamáře "biologické rakety". Inženýři již vynalezli motor, který funguje na principu pohybu chobotnice. Jedním z příkladů využití tryskového pohonu v přírodě a technologii je tryska.

Jedná se o zařízení, které zajišťuje pohyb síly vody vypouštěné pod silným tlakem. Do zařízení se čerpá voda do komory a potom se z ní vypustí tryskou a nádoba se pohybuje ve směru opačném k vypouštění trysky. Voda je nasávána s motorem, který běží na naftu nebo na benzin.

Příklady tryskového pohonu nám nabízejí a svět rostlin. Mezi nimi jsou druhy, které používají takové hnutí k šíření semen, například zběsilé okurky. Pouze venku tato rostlina je jako u nás obvyklé okurky. A charakteristická "šílená", kterou dostala kvůli podivnému způsobu reprodukce. Zrání, ovoce se odrazí od stopky. Výsledkem je otevření otvoru, kterým se okurka natáčí látkou obsahujícími semena vhodnou pro klíčení za použití reaktivity. A okurka současně skáče až dvanáct metrů ve směru opačné k výstřelu.

Manifestace v přírodě a technika tryskového pohonu podléhají stejným zákonům vesmíru. Lidstvo stále více využívá tyto zákony k dosažení svých cílů nejen v atmosféře Země, ale také v rozlehlosti prostoru a proudový pohon je živým příkladem.