Jet Propulsion
Tekintsünk néhány példát a lendület megőrzésének jogosságát igazoló példákra.
Biztosan sokan figyeltek a léggömbre, amelyet levegővel felfújtak, ha levenné a lyukat húzó szálat.
Ez a jelenség a lendület megőrzésének törvényével magyarázható.
Amíg a gömbölyű le van kötve, a golyó a sűrített levegőben nyugalomban van, lendülete nulla.
Ha a nyílás nyitva van, a sűrített levegő sugara meglehetősen nagy sebességgel távozik belőlük. A mozgó levegőnek van egy bizonyos lendülete mozgásának irányába.
Kevesebb a természetben létező törvény megőrzése lendület, a teljes lendületet a rendszer, amely a két szervezet - labdát, és a levegő is kell, hogy maradjon az ugyanaz, mint volt lejárta előtt a levegő, azaz nulla ... Ezért a labda elindul az ellenkező irányba áramló levegőn, olyan sebességgel, hogy a lendület a modulo levegő pulzáló vízsugár. A labda és a levegő impulzusainak vektorai ellentétes irányban vannak irányítva. Ennek eredményeként a kölcsönható testek teljes lendülete nulla marad.
A golyó mozgása egy sugárhajtás példája. A reaktív mozgás azért következik be, mert bizonyos része elválik a testtől, amelynek eredményeképpen a test maga is ellenkező irányú impulzust kap.
A sugárhajtás elve alapján a ferro-fogaskeréknek nevezett eszköz forgása alapul (ábra). A kúpos edényből a hajlított csőn át folyó víz a tartályt a víz sebességében a nyílásokkal ellentétes irányban forgatja. Ennek következtében a reaktív hatás nemcsak a gáz sugara, hanem a folyadék sugara is.
Ábra. A sugárhajtás demonstrációja Segner kerék használatával
Sugárhajtás használják annak mozgását és néhány lények, mint például a polip, tintahal, tintahal és egyéb lábasfejűek (ábra.). Úgy mozog, mert a szopás, majd tolta az erő a víz is. Van még egy faj tintahal, amely révén „sugárhajtóművek” nem csak úszni a vízben, hanem egy rövid ideig, hogy szedje ki belőle, hogy gyorsan előzni ragadozó vagy menekülni ellenséget.
Ábra. Reaktív mozgás mozgásukhoz lábfejűek segítségével: a - tintahal; b - tintahal; c - polip
Tudja, hogy a sugárhajtás elve széles körű gyakorlati alkalmazást talál a légi közlekedés és az űrhajózás terén. A külső térben nincs olyan környezet, amellyel a test kölcsönhatásba léphet, és ezáltal megváltoztathatja sebességének irányát és modulusát. Ezért űrhajókra csak repülőgépeket, azaz rakétákat lehet használni.
A rakéta-jármű elindítása a Soyuz űrhajóval
Azt a kérdést, a készülék és fuss az úgynevezett hordozó rakéták, t. E. A rakéták kiadandó a térben mesterséges holdak, űrhajók, automata bolygóközi állomás és más szállítmányokat.
Mindenesetre rakéta annak felépítésétől függetlenül, mindig van egy héj és a tüzelőanyag oxidálószerrel. Az ábra egy rakétát mutat egy szakaszban. Látjuk, hogy a rakéta héj tartalmaz egy hasznos teher (ebben az esetben a szonda 1), a műszer 2 rekesz és a motor (6 égőkamrát, a szivattyúk 5 és így tovább.).
Ábra. A rakéta elrendezése
A rakéta fő tömege 4-es üzemanyag 3-as oxidálószerrel (az oxidálószer szükséges az üzemanyag elégetése érdekében, mivel nincs oxigén a térben).
Tüzelőanyag és az oxidálószer által táplált szivattyúk az égéstérbe. A tüzelőanyag elégetése alakítjuk gáz magas hőmérsékleten és nagy nyomáson, amely egy erős jet rohan kifelé a tölcséren keresztül egy speciális alakú, úgynevezett fúvóka 7. A fúvóka cél az, hogy növelje a sugár sebességétől függ.
Mi a célja a gázsugár menekülésének növelése? Az a tény, hogy a rakéta sebessége ezen sebességtől függ. Ezt a lendület megőrzésének törvényével lehet bemutatni.
Az érvelés egyszerűségéhez egyelőre feltételezzük, hogy a rakéta zárt rendszer (vagyis nem vesszük figyelembe a gravitációs erők hatását).
Mivel a kezdeti indítás előtt a rakétaimpulzus nulla volt, a védelmi törvény szerint a mozgó héj teljes lendülete és az abból kilépő gáz szintén nulla legyen. Ebből következik, hogy a héj impulzusa és a vele ellentétesen irányított gázsugár lendülete abszolút értékben egyenlő. Ez azt jelenti, hogy minél gyorsabban távozik a gáz a fúvókából, annál nagyobb a rakéta héja.
A gázkiáramlás sebességén kívül vannak más tényezők is, amelyeken a rakéta sebessége függ.
Figyelembe vettük egy egylépcsős rakéta tervezését és működését, ahol a lépés azt az alkatrészet jelenti, amely üzemanyag- és oxidálótartályokat és motort tartalmaz. Az űrmissziók gyakorlása során általában a többlépcsős rakétákat használják, amelyek sokkal nagyobb sebességet fejlesztenek ki, és többlépcsős repülésre vannak szánva, mint az egylépcsős rakéták.
Az ábra egy háromlépcsős rakétát ábrázol. Miután az első fokozatban lévő üzemanyag és oxidálószer teljes mértékben elfogyott, ezt a fokozatot automatikusan elvetik és a második fokozatú motor működésbe lép.
Ábra. A háromlépcsős rakéta rendszere
A rakéta teljes tömegének csökkentése a már szükségtelen szakaszok eldobásával lehetővé teszi az üzemanyag és az oxidálószer megtakarítását és a rakéta sebességének növelését. Ezután ugyanúgy el kell dobni a második lépést.
Ha nem tervezik meg az űrhajó visszatérését a Földre vagy annak a másik bolygóra történő leszállását, akkor a harmadik szakasz, mint az első kettő, a rakéta sebességének növelésére szolgál. Ha a hajó leszáll, a hajó lefékezésére használják. Ugyanakkor a rakéta 180 ° -kal elforgatható úgy, hogy a fúvóka elöl van. Ezután a rakétából távozó gáz egy impulzust ad át a mozgásának sebessége ellen, ami a sebesség csökkenéséhez vezet, és lehetővé teszi a leszállást.
Konstantin Eduardovich Tsiolkovsky (1857-1935)
Orosz tudós és feltaláló az aerodinamika, a rakétadinamika, a repülőgép és a léghajó elméletében. Az elméleti kozmonautika alapítója
A rakéták űrrepüléshez való felhasználásának ötlete a 20. század elején jelent meg. Orosz tudós és feltaláló Konstantin Eduardovich Tsiolkovsky. Tsiolkovszkij kifejlesztette a rakéta mozgásának elméletét, amely a sebességük kiszámítására szolgáló képletet kapott, az első, aki többlépcsős rakétákat javasolt.
Fél évszázaddal később, Tsiolkovszkij gondolatát a szovjet tudósok fejlesztették és hajtották végre Sergei Pavlovich Korolev vezetésével.
Sergei Pavlovich Korolev (1907-1966)
Szovjet tudós, rakéta-tér rendszerek tervezője. A gyakorlati kozmonautika alapítója
Házi feladat.
Feladat 1. Válaszolj a kérdésekre.
2. feladat Megoldja a rebus-t.
