Con quay này có thể được gọi là tuabin phản lực hơi nước đầu tiên trên thế giới.

Tên lửa Trung Quốc

Thậm chí trước đó, nhiều năm trước Heron of Alexandria, Trung Quốc cũng đã phát minh ra động cơ máy bay phản lực một thiết bị hơi khác, bây giờ được gọi là tên lửa bắn pháo hoa. Tên lửa pháo hoa không nên nhầm lẫn với tên gọi của chúng - tên lửa tín hiệu, được sử dụng trong quân đội và hải quân, và cũng được bắn vào các ngày lễ quốc gia dưới tiếng pháo chào mừng. Pháo sáng chỉ đơn giản là những viên đạn được nén từ một chất cháy với ngọn lửa màu. Chúng được bắn từ súng ngắn cỡ lớn - súng phóng tên lửa.

Pháo sáng - đạn được nén từ một chất cháy với ngọn lửa màu

Tên lửa Trung Quốc Nó là một tấm bìa cứng hoặc ống kim loại, được đóng lại ở một đầu và chứa đầy thành phần bột. Khi hỗn hợp này được đốt cháy, một luồng khí thoát ra với tốc độ cao từ đầu hở của ống, làm cho tên lửa bay theo hướng ngược lại với hướng của tia khí. Một tên lửa như vậy có thể cất cánh mà không cần sự hỗ trợ của bệ phóng tên lửa. Một thanh gắn vào thân tên lửa giúp đường bay của nó thẳng và ổn định hơn.

Pháo hoa sử dụng tên lửa Trung Quốc

Cư dân biển

Trong thế giới động vật:

Ngoài ra còn có động cơ phản lực. Mực nang, bạch tuộc và một số loài động vật chân đầu khác không có vây cũng không có đuôi mạnh mẽ, nhưng bơi tốt như những loài khác cư dân biển. Những sinh vật thân mềm này có một túi hoặc khoang khá lớn trong cơ thể. Nước được hút vào trong khoang, và sau đó động vật đẩy nước này ra ngoài với một lực lớn. Phản lực của nước đẩy ra làm cho con vật bơi theo hướng ngược lại với hướng của tia nước.

Bạch tuộc - cư dân biển sử dụng động cơ phản lực

con mèo rơi

Nhưng cách di chuyển thú vị nhất đã được chứng minh bởi một con mèo.

Một trăm năm mươi năm trước, một nhà vật lý nổi tiếng người Pháp Marcel Deprezđã nêu:

Và bạn biết đấy, các định luật của Newton không hoàn toàn đúng. Cơ thể có thể di chuyển với sự trợ giúp của nội lực, không cần dựa vào bất cứ thứ gì và không bị đẩy lùi từ bất cứ thứ gì.

Đâu là bằng chứng, đâu là ví dụ? người nghe phản đối.

Bạn có muốn bằng chứng không? Xin vui lòng. Một con mèo vô tình rơi khỏi mái nhà - đó là bằng chứng! Dù con mèo có ngã như thế nào, dù có gục đầu xuống đất, nó chắc chắn sẽ đứng trên mặt đất với cả bốn chân. Nhưng xét cho cùng, một con mèo bị ngã không dựa vào vật gì và không đẩy lùi được vật gì, mà lăn qua lăn lại một cách nhanh chóng và khéo léo. (Có thể bỏ qua sức cản của không khí - nó quá không đáng kể.)

Thật vậy, mọi người đều biết điều này: mèo, rơi; luôn cố gắng để trở lại trên đôi chân của họ.

Mèo làm điều này theo bản năng, nhưng một người có thể làm điều tương tự một cách có ý thức. Người bơi lội khi nhảy từ tháp xuống nước có thể thực hiện một động tác phức tạp - lộn nhào ba lần, tức là lật người trên không ba lần, rồi đột ngột đứng thẳng lên, dừng chuyển động quay của cơ thể và lặn xuống nước theo đường thẳng .

Những chuyển động tương tự, không có sự tương tác với bất kỳ vật thể lạ nào, tình cờ được quan sát thấy trong rạp xiếc khi biểu diễn nhào lộn - các vận động viên thể dục dụng cụ trên không.

Biểu diễn nhào lộn - vận động viên thể dục dụng cụ trên không

Một con mèo đang rơi được chụp ảnh bằng máy quay phim và sau đó kiểm tra từng khung hình trên màn hình, con mèo sẽ làm gì khi nó bay trong không khí. Nó chỉ ra rằng con mèo nhanh chóng xoay chân của nó. Sự quay của bàn chân gây ra một chuyển động phản ứng - phản ứng của toàn bộ cơ thể, và nó quay theo hướng ngược lại với chuyển động của bàn chân. Mọi thứ diễn ra theo đúng định luật Newton, và chính nhờ chúng mà con mèo mới đứng vững được.

Điều tương tự cũng xảy ra trong mọi trường hợp khi một sinh vật, không vì lý do rõ ràng, thay đổi chuyển động của nó trong không khí.

thuyền máy bay phản lực

Các nhà phát minh đã có một ý tưởng, tại sao không áp dụng cách bơi của họ từ mực nang. Họ quyết định chế tạo một con tàu tự hành với động cơ máy bay phản lực. Ý tưởng chắc chắn là khả thi. Đúng, không có gì chắc chắn về may mắn: các nhà phát minh nghi ngờ liệu thuyền máy bay phản lực tốt hơn vít thông thường. Nó là cần thiết để thực hiện một kinh nghiệm.

Thuyền phản lực nước - tàu tự hành có động cơ phản lực nước

Họ chọn một chiếc tàu hơi nước kéo cũ, sửa chữa thân tàu, tháo các cánh quạt và lắp một máy bơm phản lực vào buồng máy. Máy bơm này bơm nước bên ngoài và đẩy nó ra khỏi đuôi tàu bằng một luồng lực mạnh qua một đường ống. Nồi hơi đang chạy bằng buồm, nhưng nó vẫn chuyển động chậm hơn so với một chiếc máy hấp chân vịt. Và điều này được giải thích một cách đơn giản: một cánh quạt bình thường quay sau đuôi tàu, không bị gò bó bởi bất cứ thứ gì, xung quanh nó chỉ có nước; nước trong máy bơm phản lực được thiết lập chuyển động gần như giống hệt một cánh quạt, nhưng nó không còn quay trên mặt nước nữa mà nằm trong một đường ống chặt chẽ. Có ma sát của tia nước với các bức tường. Ma sát làm suy yếu áp suất của phản lực. Một tàu hơi nước chạy bằng phản lực chạy chậm hơn một tàu trục vít và tiêu thụ nhiều nhiên liệu hơn.

Tuy nhiên, việc chế tạo những con tàu như vậy không bị bỏ rơi: họ đã tìm thấy những lợi thế quan trọng. Tàu được trang bị chân vịt phải nằm sâu dưới nước, nếu không chân vịt sẽ tạo bọt nước hoặc quay trong không khí một cách vô ích. Vì vậy, tàu hơi nước trục vít sợ cạn và rạn nứt, họ không thể đi thuyền ở vùng nước nông. Và tàu hơi nước có thể được chế tạo với mặt nước nông và đáy phẳng: chúng không cần độ sâu - tàu đi qua đâu, tàu hơi nước sẽ đi qua đó.

Những chiếc thuyền phản lực mặt nước đầu tiên ở Liên Xô được đóng vào năm 1953 tại nhà máy đóng tàu Krasnoyarsk. Chúng được thiết kế cho những con sông nhỏ, nơi tàu chạy bằng hơi nước thông thường không thể đi thuyền.

Các kỹ sư, nhà phát minh và nhà khoa học đặc biệt siêng năng tham gia vào việc nghiên cứu động cơ phản lực khi súng cầm tay. Những khẩu súng đầu tiên - tất cả các loại súng lục, súng hỏa mai và pháo tự hành - đều bắn trúng vai một người sau mỗi lần bắn. Sau vài chục phát súng, vai bắt đầu đau đến mức người lính không còn nhắm bắn được nữa. Những khẩu đại bác đầu tiên - tiếng rít, kỳ lân, côn và súng bắn phá - nhảy lùi lại khi được bắn, do đó đã xảy ra trường hợp chúng bắn trúng các xạ thủ-pháo binh nếu họ không có thời gian để né tránh và nhảy sang một bên.

Độ giật của súng gây trở ngại cho tài thiện xạ, vì súng rùng mình trước khi đạn đại bác hoặc lựu đạn bay ra khỏi nòng. Nó đánh sập đầu mút. Việc bắn súng hóa ra là không có mục đích.

Bắn súng bằng súng

Các kỹ sư pháo binh đã bắt đầu chống giật cách đây hơn bốn trăm năm mươi năm. Đầu tiên, cỗ xe được trang bị một thiết bị mở, nó đâm xuống đất và đóng vai trò như một chốt chặn vững chắc cho khẩu súng. Sau đó, họ nghĩ rằng nếu khẩu pháo được nâng đỡ đúng cách từ phía sau, để nó không có chỗ nào để lăn trở lại, thì độ giật sẽ biến mất. Nhưng đó là một sai lầm. Định luật bảo toàn động lượng không được tính đến. Các khẩu súng bị hỏng tất cả các đạo cụ, và các toa trở nên lỏng lẻo khiến khẩu súng trở nên không thích hợp cho công việc chiến đấu. Sau đó, các nhà phát minh nhận ra rằng các quy luật chuyển động, giống như bất kỳ quy luật tự nhiên nào, không thể được làm lại theo cách riêng của họ, chúng chỉ có thể "vượt trội" với sự trợ giúp của khoa học - cơ học.

Tại xe ngựa, họ để lại một chiếc coulter tương đối nhỏ để dừng lại, và nòng súng được đặt trên "xe trượt" để chỉ một nòng lăn đi, chứ không phải toàn bộ khẩu súng. Thùng được nối với piston của máy nén, nó chuyển động trong xi lanh của nó giống như cách của piston của động cơ hơi nước. Nhưng trong xi lanh của động cơ hơi nước - hơi nước, và trong máy nén súng - dầu và lò xo (hoặc khí nén).

Khi nòng súng lăn trở lại, piston nén lò xo. Dầu lúc này được ép qua các lỗ nhỏ ở phía bên kia của piston. Có ma sát mạnh, hấp thụ một phần chuyển động của thùng lăn, làm cho nó chậm hơn và mượt mà hơn. Sau đó, lò xo nén nở ra và trả lại piston, và cùng với nó là nòng súng về vị trí ban đầu. Dầu ép lên van, mở van và chảy tự do trở lại dưới piston. Trong quá trình bắn nhanh, nòng súng di chuyển qua lại gần như liên tục.

Trong máy nén súng, độ giật được hấp thụ bởi ma sát.

phanh mõm

Khi sức mạnh và tầm bắn của súng tăng lên, máy nén không đủ để vô hiệu hóa độ giật. Để giúp anh ấy phát minh ra phanh mõm.

Phanh mõm chỉ là một ống thép ngắn, được gắn trên phần cắt của nòng súng và đóng vai trò là phần tiếp nối của nó. Đường kính của nó lớn hơn đường kính của lỗ khoan, và do đó, ít nhất nó không ngăn được đạn bay ra khỏi họng súng. Một số lỗ kéo dài được cắt dọc theo chu vi trên thành ống.

Phanh Mõm - Giảm độ giật của súng

Các khí dạng bột phát ra từ nòng súng sau đường đạn ngay lập tức chuyển hướng sang hai bên, và một phần chúng lọt vào các lỗ của phanh mõm. Những khí này đập vào thành của các lỗ với một lực lớn, bị đẩy ra khỏi chúng và bay ra ngoài, nhưng không phải về phía trước, mà là một chút sang một bên và ngược lại. Đồng thời, chúng tạo áp lực lên các bức tường về phía trước và đẩy chúng, cùng với đó là toàn bộ nòng súng. Chúng giúp lò xo màn hình vì chúng có xu hướng làm cho thùng lăn về phía trước. Và trong khi lên nòng, họ đã đẩy súng về phía sau. Phanh mõm làm giảm đáng kể và giảm độ giật.

Các nhà phát minh khác đã đi theo hướng khác. Thay vì chiến đấu chuyển động phản lực của thùng và để cố gắng dập tắt nó, họ quyết định sử dụng độ giật của súng vì lợi ích của chính nghĩa. Những nhà phát minh này đã tạo ra nhiều ví dụ về vũ khí tự động: súng trường, súng lục, súng máy và đại bác, trong đó độ giật dùng để đẩy hộp đạn đã sử dụng ra ngoài và nạp lại vũ khí.

pháo tên lửa

Bạn hoàn toàn không thể chiến đấu với sự trở lại, nhưng hãy sử dụng nó: xét cho cùng, hành động và phản lực (độ giật) là tương đương, ngang nhau về quyền, ngang nhau về độ lớn, vì vậy hãy phản ứng của khí bột, thay vì đẩy ngược nòng súng, hãy đưa đường đạn tới mục tiêu. Đó là cách nó được tạo ra pháo tên lửa. Trong đó, phản lực của các chất khí không đánh về phía trước mà ngược lại, tạo ra phản lực hướng về phía trước trong đường đạn.

Vì súng phản lực Hóa ra là không cần thiết đắt tiền và thân cây nặng. Một ống sắt đơn giản, rẻ hơn rất thích hợp để định hướng đường bay của đạn. Bạn có thể thực hiện mà không cần ống dẫn và làm cho đường đạn trượt dọc theo hai thanh ray kim loại.

Trong thiết kế của nó, đạn tên lửa tương tự như tên lửa bắn pháo hoa, nó chỉ có kích thước lớn hơn. Ở phần đầu của nó, thay vì bố cục cho lửa Bengal màu, một chất nổ có sức công phá lớn được đặt. Giữa quả đạn chứa đầy thuốc súng, khi đốt cháy sẽ tạo ra một luồng khí nóng cực mạnh đẩy quả đạn về phía trước. Trong trường hợp này, quá trình đốt cháy thuốc súng có thể kéo dài một phần đáng kể thời gian bay chứ không chỉ trong khoảng thời gian ngắn đó trong khi đạn thông thường di chuyển trong nòng súng thông thường. Cú đánh không kèm theo âm thanh lớn như vậy.

Pháo tên lửa không trẻ hơn pháo bình thường, và có lẽ còn lâu đời hơn nó: các cuốn sách cổ của Trung Quốc và Ả Rập được viết cách đây hơn một nghìn năm kể về việc sử dụng tên lửa trong chiến đấu.

Trong các mô tả về các trận chiến sau này, không, không, và thậm chí đề cập đến tên lửa chiến đấu sẽ hiển hiện. Khi quân đội Anh chinh phục Ấn Độ, các chiến binh Ấn Độ với những mũi tên đuôi lửa đã làm khiếp sợ những kẻ xâm lược Anh đang nô lệ hóa quê hương của họ. Đối với người Anh lúc bấy giờ, vũ khí phản lực là một thứ gây tò mò.

Lựu đạn tên lửa do General phát minh K. I. Konstantinov, những người bảo vệ dũng cảm của Sevastopol năm 1854-1855 đã đẩy lùi các cuộc tấn công của quân Anh-Pháp.

Tên lửa

Một lợi thế rất lớn so với pháo binh thông thường - không cần mang theo những khẩu pháo hạng nặng - đã thu hút sự chú ý của các nhà lãnh đạo quân sự đối với pháo binh tên lửa. Nhưng một lỗ hổng lớn không kém đã cản trở sự cải tiến của nó.

Thực tế là một cú ném, hoặc, như người ta thường nói, lực, điện tích chỉ có thể được làm từ bột đen. Và bột màu đen rất nguy hiểm để xử lý. Nó đã xảy ra rằng trong quá trình sản xuất tên lửa bộ phận đẩy phát nổ và các công nhân tử vong. Đôi khi tên lửa phát nổ trong khi phóng, và các xạ thủ thiệt mạng. Thật là nguy hiểm khi chế tạo và sử dụng những vũ khí như vậy. Do đó, nó chưa nhận được sự phân phối rộng rãi.

Tuy nhiên, công việc bắt đầu thành công không dẫn đến việc chế tạo một tàu vũ trụ liên hành tinh. Phát xít Đức đã chuẩn bị và mở ra một cuộc chiến tranh thế giới đẫm máu.

Hỏa tiễn

Những thiếu sót trong chế tạo tên lửa đã được các nhà thiết kế và phát minh Liên Xô loại bỏ. Trong cuộc Chiến tranh Vệ quốc vĩ đại, họ đã cho quân đội ta một loại vũ khí phản lực xuất sắc. Súng cối vệ binh được chế tạo - “Katyushas” và RS (“eres”) được phát minh - tên lửa.

Hỏa tiễn

Về chất lượng, pháo tên lửa của Liên Xô vượt trội hơn tất cả các mẫu mã của nước ngoài và gây ra thiệt hại to lớn cho kẻ thù.

Bảo vệ Tổ quốc, nhân dân Liên Xô buộc phải đưa mọi thành tựu của công nghệ tên lửa vào phục vụ quốc phòng.

Tại các quốc gia phát xít, nhiều nhà khoa học và kỹ sư, ngay cả trước chiến tranh, đã dày công phát triển các thiết kế cho các công cụ hủy diệt và thảm sát vô nhân đạo. Họ coi đây là mục tiêu của khoa học.

máy bay tự lái

Trong chiến tranh, các kỹ sư của Hitler đã chế tạo hàng trăm chiếc máy bay tự lái: đạn pháo "V-1" và tên lửa "V-2". Chúng là những chiếc vỏ hình điếu xì gà, dài 14 mét và đường kính 165 cm. Điếu xì gà chết người nặng 12 tấn; trong số này, 9 tấn là nhiên liệu, 2 tấn là thân tàu và 1 tấn là thuốc nổ. "V-2" bay với tốc độ lên tới 5500 km / h và có thể bay lên độ cao 170-180 km.

Các phương tiện hủy diệt này không khác nhau về độ chính xác khi đánh trúng và chỉ thích hợp để bắn phá các mục tiêu lớn như các thành phố lớn và đông dân cư. Phát xít Đức đã sản xuất "V-2" cách London 200-300 km với kỳ vọng rằng thành phố rộng lớn - vâng nó sẽ đến được đâu đó!

Không ai có thể ngờ rằng Newton có thể tưởng tượng được rằng kinh nghiệm tài tình của mình và các quy luật chuyển động do ông khám phá ra sẽ tạo thành nền tảng của vũ khí tạo ra bởi ác ý của con người đối với con người, và toàn bộ khu nhà của London sẽ biến thành đống đổ nát và trở thành mồ chôn của những người bị bắt. một cuộc đột kích của FAA mù quáng.

Tàu không gian

Trong nhiều thế kỷ, con người đã ấp ủ giấc mơ bay trong không gian liên hành tinh, thăm Mặt trăng, sao Hỏa bí ẩn và sao Kim nhiều mây. Nhiều tiểu thuyết khoa học viễn tưởng, tiểu thuyết và truyện ngắn đã được viết về chủ đề này. Các nhà văn đã gửi những người hùng của họ đến những khoảng cách cao ngất trời trên những con thiên nga được huấn luyện, trong bóng bay, trong đạn đại bác, hoặc theo một số cách đáng kinh ngạc khác. Tuy nhiên, tất cả các phương pháp bay này đều dựa trên những phát minh không có sự hỗ trợ của khoa học. Mọi người chỉ tin rằng một ngày nào đó họ sẽ có thể rời hành tinh của chúng ta, nhưng không biết làm thế nào họ có thể làm điều đó.

Nhà khoa học đáng chú ý Konstantin Eduardovich Tsiolkovsky vào năm 1903 lần đầu tiên đưa ra cơ sở khoa học cho ý tưởng du hành vũ trụ. Ông đã chứng minh rằng mọi người có thể rời khỏi địa cầu và tên lửa sẽ đóng vai trò như một phương tiện cho việc này, bởi vì tên lửa là động cơ duy nhất không cần bất kỳ sự hỗ trợ nào từ bên ngoài cho chuyển động của nó. Đó là lý do tại sao tên lửa có khả năng bay trong không gian vũ trụ.

Nhà khoa học Konstantin Eduardovich Tsiolkovsky - đã chứng minh rằng con người có thể rời khỏi địa cầu trên một tên lửa

Theo thiết kế của nó, tàu vũ trụ tương tự như đạn tên lửa, chỉ khác ở phần đầu của nó sẽ có cabin cho hành khách và dụng cụ, phần còn lại của không gian sẽ được chiếm bởi hỗn hợp nhiên liệu và động cơ.

Để cung cấp cho con tàu tốc độ phù hợp, bạn cần có nhiên liệu phù hợp. Thuốc súng và các chất nổ khác hoàn toàn không phù hợp: chúng vừa nguy hiểm vừa cháy quá nhanh mà không cung cấp sức đẩy lâu dài. K. E. Tsiolkovsky khuyến nghị sử dụng nhiên liệu lỏng: cồn, xăng hoặc hydro hóa lỏng, đốt cháy trong dòng oxy tinh khiết hoặc một số chất oxy hóa khác. Mọi người đều công nhận sự đúng đắn của lời khuyên này, vì lúc đó họ chưa biết loại nhiên liệu tốt nhất.

Tên lửa đầu tiên sử dụng nhiên liệu lỏng, nặng 16 kg, được thử nghiệm ở Đức vào ngày 10 tháng 4 năm 1929. Một tên lửa thử nghiệm đã cất cánh lên không trung và biến mất khỏi tầm nhìn trước khi nhà phát minh và tất cả những người có mặt đều có thể theo dõi xem nó đã bay ở đâu. Không thể tìm thấy tên lửa sau cuộc thử nghiệm. Lần tiếp theo, nhà phát minh quyết định "vượt trội" tên lửa và buộc một sợi dây dài bốn km vào nó. Tên lửa cất cánh, kéo theo đuôi dây thừng của nó phía sau. Cô kéo ra hai km dây, bẻ gãy nó và đi theo người tiền nhiệm của mình về một hướng không xác định. Và kẻ đào tẩu này cũng không thể được tìm thấy.

Phản lực đẩy dựa trên nguyên tắc giật. Trong tên lửa, trong quá trình đốt cháy nhiên liệu, các khí được đốt nóng đến nhiệt độ cao sẽ được đẩy ra khỏi vòi với vận tốc U so với tên lửa. Hãy ký hiệu khối lượng của khí phóng ra là m và khối lượng của tên lửa sau khi khí bay ra là M. Khi đó, đối với hệ kín, "tên lửa + khí" có thể được viết trên cơ sở định luật bảo toàn động lượng (bằng cách tương tự với bài toán bắn súng):, V = - trong đó V - tốc độ tên lửa sau khi xả khí.

Ở đây người ta cho rằng vận tốc ban đầu của tên lửa bằng không.

Công thức tính tốc độ của tên lửa chỉ có giá trị với điều kiện toàn bộ khối lượng nhiên liệu cháy được đẩy ra khỏi tên lửa cùng một lúc. Trên thực tế, sự phóng điện xảy ra dần dần trong toàn bộ thời gian chuyển động có gia tốc của tên lửa. Mỗi phần khí tiếp theo được đẩy ra khỏi tên lửa, đã đạt được một tốc độ nhất định.

Để có được một công thức chính xác, quá trình khí thoát ra từ vòi phun tên lửa phải được xem xét chi tiết hơn. Cho tên lửa tại thời điểm t có khối lượng M và chuyển động với vận tốc V. Trong khoảng thời gian ngắn Dt, một phần khí nhất định sẽ bị đẩy ra khỏi tên lửa với vận tốc tương đối U. Tên lửa tại thời điểm t + Dt sẽ có tốc độ và khối lượng của nó sẽ bằng M + DM, trong đó DM< 0 (рис. 1.17.3 (2)). Масса выброшенных газов будет, очевидно, равна -ДM >0. Vận tốc của các chất khí trong hệ thống quán tính OX sẽ bằng V + U. Ta áp dụng định luật bảo toàn động lượng. Tại thời điểm t + Dt, động lượng của tên lửa bằng () (M + DM) và động lượng của các khí tỏa ra bằng Tại thời điểm t, động lượng của toàn hệ bằng MV. Giả sử hệ thống "tên lửa + khí" được đóng lại, chúng ta có thể viết:

Giá trị có thể bị bỏ qua, vì | DM |<< M. Разделив обе части последнего соотношения на Дt и перейдя к пределу при Дt >0, chúng tôi nhận được

Giá trị là mức tiêu thụ nhiên liệu trên một đơn vị thời gian. Giá trị được gọi là phản lực đẩy F p Lực đẩy phản lực tác dụng lên tên lửa từ các chất khí bay ra, nó có hướng ngược chiều với vận tốc tương đối. Tỉ lệ

thể hiện định luật thứ hai của Newton cho một vật thể có khối lượng thay đổi. Nếu các khí được phóng ra từ vòi tên lửa lùi hẳn về phía sau (Hình 1.17.3), thì ở dạng vô hướng, tỷ lệ này có dạng:

trong đó u là môđun của vận tốc tương đối. Sử dụng phép toán tích phân từ mối quan hệ này, bạn có thể nhận được công thức cho tốc độ cuối cùng x của tên lửa:

đâu là tỷ số giữa khối lượng ban đầu và khối lượng cuối cùng của tên lửa. Công thức này được gọi là công thức Tsiolkovsky. Do đó, tốc độ cuối cùng của tên lửa có thể vượt quá tốc độ tương đối của dòng khí ra ngoài. Do đó, tên lửa có thể được tăng tốc đến tốc độ cao cần thiết cho các chuyến bay vũ trụ. Nhưng điều này chỉ có thể đạt được bằng cách tiêu thụ một khối lượng nhiên liệu đáng kể, một phần lớn khối lượng ban đầu của tên lửa. Ví dụ: để đạt được vận tốc đầu tiên trong không gian x \ u003d x 1 \ u003d 7,9 10 3 m / s ở u003d 3 10 3 m / s (vận tốc dòng khí đi ra trong quá trình đốt cháy nhiên liệu là 2-4 km / s ), khối lượng ban đầu của tên lửa một tầng phải bằng khoảng 14 lần khối lượng cuối cùng. Để đạt tốc độ cuối x = 4u thì tỉ số phải = 50.

Có thể giảm đáng kể khối lượng phóng của tên lửa bằng cách sử dụng tên lửa nhiều tầng, khi các tầng tên lửa được tách ra do nhiên liệu cháy hết. Khối lượng lớn các công-te-nơ chứa nhiên liệu, động cơ đã qua sử dụng, hệ thống điều khiển, ... được loại trừ khỏi quá trình tăng tốc tên lửa sau đó.

Định luật bảo toàn động lượng có tầm quan trọng lớn đối với việc nghiên cứu lực đẩy phản lực.

Dưới sự chuyển động do phản lực hiểu chuyển động của một cơ thể xảy ra khi một bộ phận nhất định của nó bị tách ra ở một tốc độ nhất định so với nó. (Ví dụ, khi các sản phẩm cháy chảy ra khỏi vòi phun của máy bay phản lực). Điều này làm phát sinh cái gọi là Phản lựcđẩy cơ thể.

Rất dễ dàng để quan sát chuyển động của máy bay phản lực. Thổi phồng quả bóng bay cao su non và thả nó ra. Quả bóng sẽ bay nhanh (Hình 5.4). Tuy nhiên, phong trào sẽ tồn tại trong thời gian ngắn. Phản lực chỉ hoạt động khi luồng khí đi ra còn tiếp tục. Đặc điểm chính của lực phản kháng là nó phát sinh do sự tương tác của các bộ phận trong hệ thống mà không có bất kỳ sự tương tác nào với các vật thể bên ngoài. Trong ví dụ của chúng ta, quả bóng bay do tương tác với luồng không khí chảy ra từ nó. Lực truyền gia tốc cho người đi bộ trên mặt đất, máy bay hơi nước trên mặt nước hoặc máy bay có cánh quạt trong không khí chỉ phát sinh do tương tác của các vật thể này với trái đất, nước hoặc không khí.

Hãy xem xét các ví dụ giải các bài toán về áp dụng định luật bảo toàn động lượng và phản lực đẩy.

1. Một ô tô 10t ghép số tự động, đang chuyển động với vận tốc 12m / s thì đuổi kịp ô tô cùng khối 20t đang chuyển động với vận tốc 6m / s và cặp đôi với nó. Cùng nhau di chuyển xa hơn, cả hai ô tô va chạm với ô tô thứ ba, trọng lượng 7,5 tấn đang đứng trên đường ray. Tìm tốc độ của ô tô trên các đoạn đường khác nhau. Bỏ qua ma sát.

Được: m 1 = 10 kg m2= 20 kg m 3= 7,5 kg 1 = 12m / s 2 = 6m / s	Bài giải: Dựa vào định luật bảo toàn động lượng, ta có, Tổng vận tốc chuyển động của hai ô tô, - ba ô tô. Giải phương trình, ta tìm được Từ phương trình ta tìm được Thay các giá trị số \ u003d (10 10 3 12+ 20 6) / (10 + 20) \ u003d 8 (m / s) \ u003d 6,4 m / s Câu trả lời:= 8 m / s; = 6,4 m / s
-? -?

2. Một viên đạn bay ra khỏi khẩu súng trường với vận tốc n = 900 m / s. Tìm tốc độ của súng trường trong thời gian giật nếu khối lượng của nó là m 500 lần khối lượng của viên đạn m P.

Cho: n = 900m / s m c = 500 m P

Bài giải: Động lượng của súng trường với viên đạn trước khi bắn bằng không. Vì chúng ta có thể cho rằng hệ thống súng trường-đạn được cô lập khi bắn (ngoại lực tác dụng lên hệ thống không bằng 0 mà cân bằng lẫn nhau) nên động lượng của nó sẽ không thay đổi. Bằng cách chiếu tất cả xung lực lên một trục song song với vận tốc của viên đạn và trùng với phương của nó, ta có thể viết ; từ đây . trong = - Dấu "-" chỉ ra rằng hướng của tốc độ của súng trường ngược với hướng của tốc độ của viên đạn. Trả lời: trong =

Trong -?

3. Một quả lựu đạn bay với vận tốc = 15 m / s đã nổ thành hai phần có khối lượng là m 1 = 6kg và m 2 = 14kg. Tốc độ của mảnh lớn hơn 2 = 24m / s hướng cùng phương với tốc độ của lựu đạn trước khi nổ. Tìm hướng và môđun vận tốc của mảnh nhỏ hơn.

Vì hướng của tốc độ và tốc độ 2 trùng nhau, nên tốc độ 1 sẽ có cùng

hướng hoặc hướng ngược lại. Tương thích với hướng này là trục tọa độ, tại-

lấy hướng của các vectơ và 2 là chiều dương của trục. Chúng tôi sẽ thiết kế phương trình

trên trục tọa độ đã chọn. Chúng tôi nhận được một phương trình vô hướng

Thay thế các giá trị số và tính toán:

Dấu "-" cho biết tốc độ 1 hướng theo hướng ngược lại với hướng bay của lựu đạn.

Câu trả lời:

4. Hai quả cầu khối lượng, mà m 1= 0,5 kg và m2\ u003d 0,2 kg, chuyển động dọc theo mặt phẳng nằm ngang về phía nhau với vận tốc và. Xác định tốc độ của chúng sau va chạm tuyệt đối không đàn hồi.

Được: m 1= 0,5 kg m2= 0,2 kg

Dung dịch Trục OH hướng dọc theo đường thẳng đi qua tâm của các quả bóng chuyển động theo hướng của vận tốc. Sau một va chạm hoàn toàn không đàn hồi, các viên bi chuyển động với cùng vận tốc. Kể từ khi dọc theo trục OH ngoại lực không tác dụng (không có ma sát) thì tổng hình chiếu của xung lên trục này được bảo toàn (tổng hình chiếu của xung lực của cả hai viên bi trước va chạm bằng hình chiếu của tổng xung của hệ thống sau tác động).

- ?

Kể từ, a, sau đó .

Sau va chạm, các viên bi sẽ chuyển động theo chiều âm của trục OH với tốc độ 0,4 m / s.

Câu trả lời:= 0,4 m / s

5. Hai quả bóng plasticine, tỉ số khối lượng của chúng m2 / m1= 4, sau va chạm chúng dính vào nhau và bắt đầu chuyển động dọc theo mặt phẳng nằm ngang với vận tốc (xem hình vẽ). Xác định tốc độ của quả cầu nhẹ trước va chạm nếu nó chuyển động nhanh gấp 3 lần quả cầu nặng () và hướng chuyển động của các quả cầu vuông góc với nhau. Bỏ qua ma sát.

Chúng tôi viết phương trình này trong các phép chiếu trên trục OH và OY thực hiện như chưa

nhưng trong hình: ,

.

Kể từ đó .

Mô đun của tốc độ là: .

Vì vậy, do đó,.

Nhiệm vụ cho giải pháp độc lập

1. Hai quả cầu khối lượng, mà m 1 và m2, chuyển động trên mặt phẳng nằm ngang đối với nhau với các vận tốc và. Xác định tốc độ của chúng sau va chạm tuyệt đối không đàn hồi.

Không. Var

m 1

m2

2. Khối lượng toa xe m 1 với bộ ghép nối tự động, di chuyển với tốc độ, vượt qua cùng một toa xe khối lượng m2 , di chuyển với tốc độ và được liên kết với nó. Cùng đi xa hơn thì cả hai ô tô va chạm với ô tô thứ ba khối lượng m 3 . Tìm tốc độ của ô tô trên các đoạn đường khác nhau. Bỏ qua ma sát.

Không. Var

m 1

m2

m 3

3. giải quyết vấn đề

Phương án 1,6,11,16,21,26 bài toán số 4

Phương án 2,7,12,17,22,27 bài toán số 5

Tùy chọn 3,8,13,18,23,28 nhiệm vụ số 6

Tùy chọn 4,9,14,19,24,29 nhiệm vụ số 7

Tùy chọn 5,10,15,20,25,30 nhiệm vụ số 8

4. Một người đàn ông đứng trên tảng băng có khối lượng m 1\ u003d 60 kg bắt quả bóng có khối lượng m2\ u003d 0,50 kg, bay theo phương ngang với tốc độ \ u003d 20 m / s. Người có viên bi lăn được bao xa trên mặt băng nằm ngang nếu hệ số ma sát là k=0,050?

5. Một viên đạn nặng 10 g bay ra khỏi khẩu súng trường có khối lượng 4,0 kg với vận tốc 700 m / s. Độ giật của súng trường khi bắn, nếu nó được treo theo phương ngang bằng các sợi chỉ? Sau khi bắn thì súng trường tăng lên độ cao nào?

6. Một quả đạn nặng 4,0 kg bay ra khỏi nòng súng theo phương ngang với vận tốc 1000 m / s. Xác định lực cản trung bình của các thiết bị giật, nếu chiều dài của nòng quay ngược dọc theo các thanh dẫn của súng cố định là 1,0 m và khối lượng của nòng là 320 kg.

7. Tên lửa, khối lượng không chứa nhiên liệu m 1\ u003d 400 g, khi đốt cháy nhiên liệu, nó sẽ bốc lên một độ cao h= 125m. Khối lượng nhiên liệu m2= 50 gam. xác định tốc độ thoát ra của các khí khỏi tên lửa, giả sử rằng quá trình đốt cháy nhiên liệu xảy ra tức thì.

8. Khối lượng bè m 1 = 400kg và dài l\ u003d 10m nằm trong nước tĩnh. Hai cậu bé với khối lượng m2= 60 kg và m 3 = Người đứng ở hai đầu bè đối diện nhau có khối lượng 40kg, đồng thời bắt đầu chuyển động đối với nhau với cùng vận tốc và dừng lại khi gặp nhau. Chiếc bè sẽ di chuyển bao xa?

Sự chuyển động do phản lực. Công thức Tsiolkovsky.

Phản lực đẩy dựa trên nguyên tắc giật. Trong tên lửa, trong quá trình đốt cháy nhiên liệu, các khí được đốt nóng đến nhiệt độ cao sẽ được đẩy ra khỏi vòi với vận tốc U so với tên lửa. Hãy ký hiệu khối lượng của khí phóng ra là m và khối lượng của tên lửa sau khi khí bay ra là M. Khi đó, đối với hệ kín, "tên lửa + khí" có thể được viết trên cơ sở định luật bảo toàn động lượng (bằng cách tương tự với bài toán bắn súng) :, V = - trong đó V - tốc độ tên lửa sau khi xả khí.

Ở đây người ta cho rằng vận tốc ban đầu của tên lửa bằng không.

Công thức tính tốc độ của tên lửa chỉ có giá trị với điều kiện toàn bộ khối lượng nhiên liệu cháy được đẩy ra khỏi tên lửa cùng một lúc. Trên thực tế, sự phóng điện xảy ra dần dần trong toàn bộ thời gian chuyển động có gia tốc của tên lửa. Mỗi phần khí tiếp theo được đẩy ra khỏi tên lửa, đã đạt được một tốc độ nhất định.

Để có được một công thức chính xác, quá trình khí thoát ra từ vòi phun tên lửa phải được xem xét chi tiết hơn. Cho tên lửa tại thời điểm t có khối lượng M và chuyển động với vận tốc V. Trong khoảng thời gian ngắn Δt, một phần khí nhất định sẽ được đẩy ra khỏi tên lửa với vận tốc tương đối U. Tên lửa ở thời điểm t + Δt. sẽ có tốc độ và khối lượng của nó sẽ bằng M + ΔM, trong đó ∆M< 0 (рис. 1.17.3 (2)). Масса выброшенных газов будет, очевидно, равна –ΔM >0. Vận tốc của các chất khí trong hệ thống quán tính OX sẽ bằng V + U. Ta áp dụng định luật bảo toàn động lượng. Tại thời điểm t + Δt, động lượng của tên lửa là () (M + ΔM) và động lượng của các khí tỏa ra là

Ma = mu,

trong đó u là môđun của vận tốc tương đối. Sử dụng phép toán tích phân, từ mối quan hệ này, bạn có thể nhận được công thức cho vận tốc cuối cùng υ của tên lửa:

Tỉ số giữa khối lượng tên lửa ban đầu và khối lượng cuối cùng là bao nhiêu. Công thức này được gọi là công thức Tsiolkovsky. Do đó, tốc độ cuối cùng của tên lửa có thể vượt quá tốc độ tương đối của dòng khí ra ngoài. Do đó, tên lửa có thể được tăng tốc đến tốc độ cao cần thiết cho các chuyến bay vũ trụ. Nhưng điều này chỉ có thể đạt được bằng cách tiêu thụ một khối lượng nhiên liệu đáng kể, một phần lớn khối lượng ban đầu của tên lửa. Ví dụ, để đạt được vận tốc vũ trụ thứ nhất υ = υ 1 = 7,9 10 3 m / s tại u = 3 10 3 m / s (vận tốc dòng khí đi ra trong quá trình đốt cháy nhiên liệu có bậc là 2-4 km / s), khối lượng ban đầu của tên lửa một tầng phải bằng khoảng 14 lần khối lượng cuối cùng. Để đạt được vận tốc cuối υ = 4u thì tỉ số phải = 50.

Có thể giảm đáng kể khối lượng phóng của tên lửa bằng cách sử dụng tên lửa nhiều tầng, khi các tầng tên lửa được tách ra do nhiên liệu cháy hết. Khối lượng lớn các công-te-nơ chứa nhiên liệu, động cơ đã qua sử dụng, hệ thống điều khiển, ... được loại trừ khỏi quá trình tăng tốc tên lửa sau đó.

Ngày nay, động cơ phản lực ở hầu hết mọi người, tất nhiên, chủ yếu gắn liền với những phát triển khoa học kỹ thuật mới nhất. Từ sách giáo khoa về vật lý, chúng ta biết rằng chúng có nghĩa là chuyển động xảy ra do tách khỏi một vật thể (cơ thể) của bất kỳ bộ phận nào của nó. Một người đàn ông muốn bay lên bầu trời với các vì sao, anh ta cố gắng bay, nhưng anh ta có thể thực hiện ước mơ của mình chỉ với sự ra đời của máy bay phản lực và bước tàu vũ trụ có khả năng di chuyển khoảng cách xa, tăng tốc đến tốc độ siêu thanh, nhờ được lắp đặt động cơ phản lực hiện đại về họ. Các nhà thiết kế và kỹ sư đã phát triển khả năng sử dụng phản lực đẩy trong động cơ. Fantasts cũng không đứng sang một bên, đưa ra những ý tưởng và cách thức đáng kinh ngạc nhất để đạt được mục tiêu này. Đáng ngạc nhiên là nguyên tắc di chuyển này phổ biến rộng rãi trong động vật hoang dã. Nhìn xung quanh là đủ, bạn có thể nhận thấy cư dân trên biển và đất liền, trong đó có thực vật, cơ sở của nó là nguyên lý phản ứng.

Câu chuyện

Ngay cả trong thời cổ đại, các nhà khoa học đã quan tâm nghiên cứu và phân tích các hiện tượng liên quan đến lực đẩy phản lực trong tự nhiên. Một trong những người đầu tiên chứng minh lý thuyết và mô tả bản chất của nó là Heron, một thợ cơ khí và nhà lý thuyết của Hy Lạp cổ đại, người đã phát minh ra động cơ hơi nước đầu tiên mang tên ông. Người Trung Quốc đã có thể tìm thấy một ứng dụng thực tế cho phương pháp phản lực. Họ là những người đầu tiên, lấy làm cơ sở cho phương pháp di chuyển của mực nang và bạch tuộc, vào thế kỷ 13, họ đã phát minh ra tên lửa. Chúng được sử dụng trong pháo hoa, gây ấn tượng lớn, và cũng như pháo sáng, có thể đã có những quả tên lửa sống được sử dụng làm pháo phản lực. Theo thời gian, công nghệ này đã đến Châu Âu.

N. Kibalchich trở thành người khám phá ra thời đại mới, ông đã phát minh ra một kế hoạch cho một nguyên mẫu máy bay có động cơ phản lực. Ông là một nhà phát minh kiệt xuất và một nhà cách mạng thuyết phục, mà ông đã phải ngồi tù. Chính khi ở trong tù, anh đã làm nên lịch sử bằng cách tạo ra dự án của mình. Sau khi bị hành quyết vì hoạt động cách mạng tích cực và lên tiếng chống lại chế độ quân chủ, phát minh của ông đã bị lãng quên trên các kệ của kho lưu trữ. Sau một thời gian, K. Tsiolkovsky đã có thể cải tiến các ý tưởng của Kibalchich, chứng minh khả năng khám phá không gian bên ngoài thông qua chuyển động phản lực của tàu vũ trụ.

Sau đó, trong Chiến tranh Vệ quốc Vĩ đại, Katyushas nổi tiếng, hệ thống pháo tên lửa dã chiến, đã xuất hiện. Vì vậy, cái tên trìu mến của người dân được gọi một cách không chính thức là các công trình xây dựng quyền lực được sử dụng bởi các lực lượng của Liên Xô. Nó không được biết chắc chắn, liên quan đến vũ khí nào nhận được tên này. Lý do cho điều này hoặc là sự phổ biến của bài hát của Blanter, hoặc chữ "K" trên thân cối. Theo thời gian, những người lính tiền tuyến bắt đầu đặt biệt danh cho các loại vũ khí khác, do đó tạo ra một truyền thống mới. Mặt khác, người Đức gọi bệ phóng tên lửa chiến đấu này là “cơ quan của người Stalin” vì vẻ ngoài của nó, giống như một nhạc cụ và âm thanh xuyên thấu phát ra từ các tên lửa đang phóng.

Thế giới rau

Các đại diện của hệ động vật cũng sử dụng định luật phản lực đẩy. Hầu hết các cây có đặc tính như vậy là cây hàng năm và cây non: gai, tỏi lá nhỏ, tim sờ, pikulnik cắt đôi, mehringia ba gân.

Cầu gai hay còn gọi là dưa leo điên điển, thuộc họ bầu bí. Loại cây này đạt kích thước lớn, gốc dày, thân xù xì, lá to. Nó mọc ở lãnh thổ Trung Á, Địa Trung Hải, Caucasus, khá phổ biến ở phía nam của Nga và Ukraine. Bên trong quả, trong thời kỳ chín, hạt chuyển hóa thành chất nhầy, dưới tác động của nhiệt độ, bắt đầu lên men và giải phóng khí. Gần đến ngày chín, áp suất bên trong bào thai có thể lên tới 8 atm. Sau đó, khi chạm nhẹ, quả bị vỡ ra khỏi gốc và các hạt có chất lỏng bay ra khỏi quả với vận tốc 10 m / s. Do có khả năng bắn xa tới 12 m nên loài cây này được mệnh danh là "súng quý bà".

Trái tim của xúc giác là một loài phổ biến hàng năm. Nó được tìm thấy, như một quy luật, trong những khu rừng râm mát, dọc theo bờ sông. Khi ở phía đông bắc của Bắc Mỹ và Nam Phi, nó đã bén rễ thành công. Trái tim cảm ứng được nhân giống bằng hạt. Các hạt ở lõi cảm ứng nhỏ, nặng không quá 5 mg, được ném ra xa 90 cm, nhờ phương pháp phân phối hạt giống này mà cây có tên như vậy.

Thế giới động vật

Động cơ phản lực - những sự thật thú vị về thế giới động vật. Ở động vật chân đầu, chuyển động phản ứng xảy ra khi nước thở ra qua một ống xi phông, thường thu hẹp đến một lỗ nhỏ để có được vận tốc thở ra tối đa. Nước đi qua mang trước khi thở ra, thực hiện mục đích kép là hô hấp và vận động. Thỏ biển, nếu không phải là động vật chân bụng, sử dụng các phương tiện di chuyển tương tự, nhưng không có bộ máy thần kinh phức tạp của động vật chân đầu, chúng di chuyển vụng về hơn.

Một số loài cá kỵ sĩ cũng đã phát triển động cơ phản lực bằng cách cho nước chảy qua mang để bổ sung lực đẩy cho vây của chúng.

Ở ấu trùng chuồn chuồn, công suất phản ứng đạt được bằng cách dịch chuyển nước từ một khoang chuyên biệt trong cơ thể. Sò điệp và cardid, siphonophores, áo chẽn (chẳng hạn như salps), và một số loài sứa cũng sử dụng động cơ phản lực.

Phần lớn thời gian, sò điệp nằm yên lặng dưới đáy, nhưng trong trường hợp nguy hiểm, chúng nhanh chóng đóng van của vỏ sò để đẩy nước ra ngoài. Cơ chế hành vi này cũng nói lên việc sử dụng nguyên tắc chuyển vị của phản lực. Nhờ có anh, sò có thể nổi lên và di chuyển một quãng đường dài bằng kỹ thuật đóng mở vỏ.

Con mực cũng sử dụng phương pháp này, hút nước, sau đó đẩy nó qua phễu với một lực lớn, nó di chuyển với tốc độ ít nhất là 70 km / h. Tập hợp các xúc tu lại thành một nút, cơ thể của mực tạo thành hình thuôn dài. Lấy động cơ con mực như vậy làm cơ sở, các kỹ sư đã thiết kế ra một vòi rồng. Nước trong nó được hút vào khoang, và sau đó được tống ra ngoài qua vòi phun. Do đó, tàu được hướng theo hướng ngược lại với hướng phản lực phóng ra.

So với mực ống, mực ống sử dụng động cơ hiệu quả nhất, tiêu tốn ít năng lượng hơn mực ống. Khi di chuyển, cá salpa phóng nước vào lỗ phía trước, sau đó đi vào một khoang rộng, nơi mang mang căng ra. Sau một ngụm, lỗ đóng lại, và với sự giúp đỡ của co cơ dọc và cơ ngang để nén cơ thể, nước sẽ được đẩy ra qua lỗ từ phía sau.

Cơ chế chuyển động khác thường nhất của một con mèo bình thường. Marcel Desprez cho rằng cơ thể có thể di chuyển và thay đổi vị trí của nó ngay cả khi chỉ với sự trợ giúp của nội lực (mà không cần đẩy lùi hoặc dựa vào bất cứ điều gì), từ đó có thể kết luận rằng các định luật Newton có thể sai. Bằng chứng cho giả định của anh ta có thể là một con mèo rơi từ trên cao xuống. Trong lúc lộn ngược, cô ấy vẫn sẽ tiếp đất bằng tất cả các bàn chân của mình, điều này đã trở thành một loại tiên đề. Sau khi chụp ảnh chi tiết chuyển động của con mèo, chúng tôi có thể thấy mọi thứ mà cô ấy đang làm trong không khí từng khung hình. Chúng tôi đã thấy chuyển động của cô ấy với bàn chân của mình, điều này gây ra phản ứng của cơ thể, quay theo hướng ngược lại so với chuyển động của bàn chân. Hành động theo định luật Newton, con mèo đã hạ cánh thành công.

Ở động vật, mọi thứ diễn ra ở mức độ bản năng, đến lượt nó, một người thực hiện nó một cách có ý thức. Những vận động viên bơi lội chuyên nghiệp, sau khi nhảy từ tháp, có thời gian quay ba vòng trên không, và đã cố gắng dừng vòng quay, họ thẳng đứng thẳng đứng và lặn xuống nước. Nguyên tắc tương tự cũng được áp dụng cho các vận động viên thể dục xiếc trên không.

Dù con người có cố gắng vượt qua thiên nhiên, cải tiến những phát minh do nó tạo ra đến đâu thì dù sao, chúng ta vẫn chưa đạt đến sự hoàn hảo về công nghệ khi máy bay có thể lặp lại hành động của một con chuồn chuồn: bay lơ lửng trên không, ngay lập tức di chuyển trở lại hoặc di chuyển đến cạnh. Và tất cả điều này xảy ra với tốc độ cao. Có lẽ một thời gian nữa sẽ trôi qua và máy bay, nhờ những hiệu chỉnh về khí động học và khả năng phản ứng của chuồn chuồn, sẽ có thể thực hiện những cú ngoặt gấp và ít bị ảnh hưởng bởi các điều kiện bên ngoài hơn. Có được từ thiên nhiên, một người vẫn có thể cải thiện rất nhiều vì lợi ích của tiến bộ kỹ thuật.

Định luật Newton cho phép chúng ta giải thích một hiện tượng cơ học rất quan trọng - sự chuyển động do phản lực. Đây là tên được đặt cho chuyển động của một cơ thể xảy ra khi một phần của nó tách khỏi nó ở một tốc độ nào đó.

Lấy ví dụ, một quả bóng bay cao su của trẻ em, thổi phồng nó và thả nó ra. Chúng ta sẽ thấy rằng khi không khí bắt đầu rời khỏi nó theo một hướng thì bản thân quả bóng bay sẽ bay theo hướng khác. Đây là động cơ phản lực.

Theo nguyên tắc của lực đẩy phản lực, một số đại diện của thế giới động vật như mực và bạch tuộc di chuyển. Định kỳ ném ra nước mà chúng lấy vào, chúng có thể đạt tốc độ lên đến 60-70 km / h. Sứa, mực nang và một số động vật khác di chuyển theo cách tương tự.

Ví dụ về động cơ phản lực cũng có thể được tìm thấy trong thế giới thực vật. Ví dụ, quả chín của dưa chuột "điên", khi chạm nhẹ vào cuống, từ cái lỗ hình thành ở vị trí của phần chân bị tách ra, một chất lỏng đắng có hạt bị đẩy ra bằng lực; những quả dưa chuột tự bay đi theo hướng ngược lại.

Phản ứng chuyển động xảy ra khi nước phun ra có thể được quan sát trong thí nghiệm sau. Hãy đổ nước vào một cái phễu thủy tinh nối với một ống cao su có đầu hình chữ L (Hình 20). Chúng ta sẽ thấy rằng khi nước bắt đầu chảy ra khỏi ống, bản thân ống sẽ bắt đầu chuyển động và lệch theo hướng ngược lại với hướng của dòng nước chảy ra.

Các chuyến bay dựa trên nguyên lý của động cơ phản lực. tên lửa. Tên lửa vũ trụ hiện đại là một máy bay rất phức tạp, bao gồm hàng trăm nghìn và hàng triệu bộ phận. Khối lượng của tên lửa rất lớn. Nó bao gồm khối lượng của chất lỏng hoạt động (tức là các khí nóng sinh ra từ quá trình đốt cháy nhiên liệu và đẩy ra dưới dạng một dòng phản lực) và khối lượng cuối cùng hoặc như người ta nói, khối lượng "khô" của tên lửa còn lại sau khi phóng. của chất lỏng hoạt động từ tên lửa.

Lần lượt, khối lượng “khô” của tên lửa bao gồm khối lượng của cấu trúc (nghĩa là vỏ tên lửa, động cơ và hệ thống điều khiển của nó) và khối lượng của trọng tải (tức là thiết bị khoa học, phần thân của tàu vũ trụ đang được phóng lên quỹ đạo, phi hành đoàn và hệ thống hỗ trợ sự sống của tàu).

Khi chất lỏng hoạt động cạn kiệt, các thùng rỗng, các bộ phận thừa của vỏ, v.v., bắt đầu tạo ra gánh nặng cho tên lửa với những hàng hóa không cần thiết, gây khó khăn cho việc tăng tốc. Do đó, tên lửa tổng hợp (hoặc nhiều tầng) được sử dụng để đạt được vận tốc vũ trụ (Hình 21). Lúc đầu, chỉ có các khối của giai đoạn đầu tiên hoạt động trong các tên lửa như vậy, khi nguồn cung cấp nhiên liệu trong chúng cạn kiệt, chúng được tách ra và giai đoạn thứ hai 2 được bật lên; sau khi nhiên liệu cạn kiệt trong nó, nó cũng được tách ra và giai đoạn thứ 3 được bật lên. Vệ tinh hoặc một số tàu vũ trụ khác nằm trong phần đầu của tên lửa được bao phủ bởi một bộ phận đầu 4, hình dạng hợp lý giúp giảm lực cản của không khí khi tên lửa đang bay trong bầu khí quyển của Trái đất.

Khi một tia khí phản ứng phụt ra khỏi tên lửa ở tốc độ cao, thì bản thân tên lửa sẽ lao theo hướng ngược lại. Tại sao chuyện này đang xảy ra?

Theo định luật thứ ba của Newton, lực F mà tên lửa tác dụng lên chất lỏng làm việc có độ lớn bằng và ngược hướng với lực F "mà chất lỏng tác dụng lên thân tên lửa:

Lực F ”(gọi là phản lực) và gia tốc tên lửa.

Từ đẳng thức (10.1), xung lực truyền đến cơ thể bằng tích của lực và thời gian tác dụng của nó. Do đó, các lực như nhau tác dụng trong cùng một thời gian tạo cho các vật có xung lực bằng nhau. Trong trường hợp này, động lượng m p v p mà tên lửa nhận được là do xung m khí v khí của các khí phóng ra:

m p v p = m khí v khí

Theo đó tốc độ của tên lửa

Hãy phân tích biểu thức kết quả. Chúng ta thấy rằng tốc độ của tên lửa càng lớn thì tốc độ của khí đẩy ra càng lớn và tỷ lệ giữa khối lượng của chất lỏng làm việc (tức là khối lượng của nhiên liệu) với khối lượng cuối cùng ("khô") của tên lửa.

Công thức (12.2) là gần đúng. Không tính đến việc khi nhiên liệu cháy, khối lượng của tên lửa bay ngày càng nhỏ. Công thức chính xác cho tốc độ của tên lửa được K. E. Tsiolkovsky thu được lần đầu tiên vào năm 1897 và do đó mang tên ông.

Công thức Tsiolkovsky cho phép bạn tính toán lượng nhiên liệu dự trữ cần thiết để truyền đạt tốc độ nhất định cho tên lửa. Bảng 3 cho thấy tỷ số giữa khối lượng tên lửa ban đầu m0 và khối lượng cuối cùng m, tương ứng với các vận tốc tên lửa khác nhau ở vận tốc phản lực khí (so với tên lửa) v = 4 km / s.

Ví dụ, để cho một tên lửa có tốc độ cao gấp 4 lần tốc độ dòng khí (v p \ u003d 16 km / s), thì khối lượng ban đầu của tên lửa (cùng với nhiên liệu) phải vượt quá khối lượng cuối cùng (“khô ”) Khối lượng của tên lửa gấp 55 lần (m 0 / m = 55). Điều này có nghĩa là phần sư tử trong toàn bộ khối lượng của tên lửa lúc khởi động phải chính xác là khối lượng của nhiên liệu. Trọng tải, so với nó, nên có khối lượng rất nhỏ.

Một đóng góp quan trọng vào sự phát triển của lý thuyết về lực đẩy phản lực là do K. E. Tsiolkovsky, nhà khoa học Nga I. V. Meshchersky (1859-1935), đưa ra. Phương trình chuyển động của một vật có khối lượng thay đổi được mang tên ông.

1. Động cơ phản lực là gì? Cho ví dụ. 2. Trong thí nghiệm hình 22, khi nước chảy ra qua các ống cong, xô quay theo hướng mũi tên chỉ. Giải thích hiện tượng. 3. Điều gì quyết định tốc độ thu được của tên lửa sau khi đốt cháy nhiên liệu?