Prezentare pe tema propulsiei cu reacție. Prezentare pentru lecția „propulsie cu reacție”

Utilizarea propulsiei cu reacție în natură Mulți dintre noi în viața noastră ne-am întâlnit în timp ce înotau în mare cu meduze. Dar puțini oameni au crezut că meduzele folosesc și propulsia cu reacție pentru a se deplasa. Și adesea eficiența nevertebratelor marine atunci când se utilizează propulsia cu reacție este mult mai mare decât cea a invențiilor tehno.

Sepia Sepia, ca majoritatea cefalopodelor, se mișcă în apă în felul următor. Ea ia apă în cavitatea branhială printr-o fantă laterală și o pâlnie specială în fața corpului, apoi aruncă energic un jet de apă prin pâlnie. Sepia direcționează tubul pâlnie în lateral sau în spate și, strângând rapid apa din el, se poate mișca în direcții diferite.

Calamarul Calamarul este cel mai mare locuitor nevertebrat din adâncurile oceanului. Se mișcă după principiul propulsiei cu reacție, absorbind apa, apoi împingând-o cu mare forță printr-o gaură specială - o „pâlnie”, iar la viteză mare (aproximativ 70 km/h) se deplasează înapoi în șocuri. În acest caz, toate cele zece tentacule ale calmarului sunt adunate într-un nod deasupra capului și capătă o formă raționalizată.

Calamar zburător Acesta este un animal mic de mărimea unui hering. El urmărește peștii cu atâta viteză încât sare adesea din apă, repezindu-i pe suprafața ca o săgeată. După ce a dezvoltat forța maximă a jetului în apă, calamarul pilot decolează în aer și zboară peste valuri mai mult de cincizeci de metri. Apogeul zborului unei rachete vii se află atât de sus deasupra apei, încât calamarii zburători cad adesea pe punțile navelor oceanice. Patru sau cinci metri nu este o înălțime record la care se ridică calmarii pe cer. Uneori zboară chiar mai sus.

Caracatița Caracatițele pot zbura și ele. Naturalistul francez Jean Verany a văzut o caracatiță obișnuită accelerându-se într-un acvariu și sărind brusc din apă pe spate. Descriind în aer un arc lung de aproximativ cinci metri, s-a aruncat înapoi în acvariu. Câștigând viteză pentru săritură, caracatița s-a mișcat nu numai din cauza jetului, ci și a vâslit cu tentacule.

Castravete nebun În țările din sud (și aici, pe coasta Mării Negre) crește o plantă numită „castraveți nebuni”. Trebuie doar să atingeți ușor fructul copt, asemănător castraveților, deoarece sare pe tulpină, iar lichidul cu semințe zboară din fruct cu o viteză de până la 10 m/s prin orificiul format. Trage un castravete nebun (altfel se numește „pistolul doamnei”) mai mult de 12 m.

Introducere Timp de multe secole, omenirea a visat la zboruri spațiale. Scriitorii de science fiction au propus o varietate de mijloace pentru a atinge acest obiectiv. În secolul al XVII-lea, a apărut o poveste a scriitorului francez Cyrano de Bergerac despre un zbor către Lună. Eroul acestei povești a ajuns pe lună într-un vagon de fier, peste care a aruncat constant magnet puternic. Atras de el, vagonul s-a ridicat din ce în ce mai sus deasupra Pământului până a ajuns pe Lună. Iar baronul Munchausen a spus că s-a urcat pe lună pe tulpina unei fasole. Și pentru o anumită perioadă de timp, zborurile spațiale au devenit posibile în legătură cu propulsia cu reacție. Pe care l-am putut aplica datorită animalelor care folosesc acest tip de mișcare. Dacă putem studia și mai mult propulsia cu reacție, va fi posibil să îmbunătățim motoarele navelor spațiale.

Sarcini: Ce este propulsia cu reacție? Ce reprezentanți ai lumii animale folosesc propulsia cu reacție? Cum funcționează un motor cu reacție de calmar? Ce plante folosesc propulsia cu reacție pentru a-și răspândi semințele? Principiul de funcționare al unui motor cu reacție este același cu propulsia cu reacție pe care o folosesc unele specii de animale și plante?

Există mai multe definiții ale propulsiei cu reacție. Iată trei principale: Reactiv este înțeles ca mișcarea unui corp care are loc atunci când o anumită parte a acestuia este separată cu o anumită viteză în raport cu corp. În acest caz, apare o forță reactivă, care conferă accelerație corpului. Mișcarea cu jet este mișcarea unui corp rezultată din separarea unora dintre părțile sale cu o anumită viteză în raport cu corp. Propulsia cu reacție este numită așa pentru că această specie mișcarea are cauza principală a reacției corpului la împingere. Mișcarea cu jet - mișcarea unui corp datorită separării de acesta cu o anumită viteză a unei părți a acestuia. Mișcarea jetului este descrisă pe baza legii conservării impulsului

Capitolul 1. Aplicarea propulsiei cu reacție în rândul animalelor Mulți dintre noi în viața noastră ne-am întâlnit în timp ce înotam în mare cu meduze. Dar puțini oameni au crezut că meduzele folosesc și propulsia cu reacție pentru a se deplasa. În plus, așa se mișcă larvele de libelule și unele tipuri de plancton marin. Propulsiunea cu reacție este folosită de multe moluște - caracatițe, calmari, sepie. De exemplu, o moluște de scoici de mare se mișcă înainte datorită forței reactive a unui jet de apă aruncat din coajă în timpul unei compresii puternice a supapelor sale. Sepia, ca majoritatea cefalopodelor, se deplasează în apă în felul următor. Ea ia apă în cavitatea branhială printr-o fantă laterală și o pâlnie specială în fața corpului, apoi aruncă energic un jet de apă prin pâlnie. Sepia direcționează tubul pâlnie în lateral sau în spate și, strângând rapid apa din el, se poate mișca în direcții diferite.

Sepia Sepia, ca majoritatea cefalopodelor, se mișcă în apă în felul următor. Ea ia apă în cavitatea branhială printr-o fantă laterală și o pâlnie specială în fața corpului, apoi aruncă energic un jet de apă prin pâlnie. Sepia direcționează tubul pâlnie în lateral sau în spate și, strângând rapid apa din el, se poate mișca în direcții diferite.

Salpa Corpul este cilindric, de la câțiva milimetri până la 33 cm lungime, acoperit cu o tunică transparentă, prin care sunt vizibile benzi de mușchi circulari și intestine. La capetele opuse ale corpului există deschideri ale sifoanelor bucale, care duc la vastul faringe și la cloacal. Inima pe partea ventrală. Sistemul circulator nu este închis. Sistemul nervos ganglion supraesofagian cu nervi care se ramifică din acesta. Deasupra ei este un organ fotosensibil. La mișcare, salpa primește apă prin deschiderea anterioară, iar apa pătrunde într-o cavitate largă, în interiorul căreia branhiile sunt întinse în diagonală. Imediat ce animalul ia o înghițitură mare de apă, gaura se închide. Apoi mușchii longitudinali și transversali ai salpei se contractă, întregul corp se contractă și apa este împinsă afară prin deschiderea din spate. Reacția jetului care se scurge împinge salpa înainte.

Squid De cel mai mare interes este motorul cu reacție de calmar. Calamarii au atins cel mai înalt nivel de excelență în navigația cu jet. Când se mișcă încet, calmarul folosește o aripioară mare în formă de diamant, care se îndoaie periodic. Pentru o aruncare rapidă, folosește un motor cu reacție. Țesut muscular - mantaua înconjoară corpul moluștei din toate părțile, volumul cavității sale este aproape jumătate din volumul corpului calamarului. Animalul aspiră apă în cavitatea mantalei și apoi ejectează brusc un jet de apă printr-o duză îngustă și se mișcă înapoi cu viteză mare. În acest caz, toate cele zece tentacule ale calmarului sunt adunate într-un nod deasupra capului și capătă o formă simplificată. Duza este echipată cu o supapă specială, iar mușchii o pot întoarce, schimbând direcția de mișcare. Îndoind tentaculele îndoite într-un mănunchi spre dreapta, stânga, sus sau jos, calmarul se întoarce într-o direcție sau alta. Deoarece un astfel de volan este foarte mare în comparație cu animalul însuși, mișcarea sa ușoară este suficientă pentru ca calmarul, chiar și la viteză maximă, să evite cu ușurință o coliziune cu un obstacol. Acum a îndoit capătul pâlniei înapoi și acum alunecă cu capul înainte. Dar când trebuie să înoți repede, pâlnia iese întotdeauna chiar între tentacule, iar calmarul se repezi cu coada înainte.

Calamar zburător Nimeni nu pare să fi făcut măsurători directe, dar acest lucru poate fi judecat după viteza și raza de acțiune a calmarilor zburători. Și așa, se dovedește, există talente în rudele caracatițelor! Cel mai bun pilot dintre moluște este calmarul stenoteuthis. Marinarii englezi o numesc - flying squid („flying squid”). Acesta este un animal mic de mărimea unui hering. El urmărește peștii cu atâta viteză încât sare adesea din apă, repezindu-i pe suprafața ca o săgeată. De asemenea, recurge la acest truc pentru a-și salva viața de prădători - ton și macrou. După ce a dezvoltat forța maximă a jetului în apă, calamarul pilot decolează în aer și zboară peste valuri mai mult de cincizeci de metri. Apogeul zborului unei rachete vii se află atât de sus deasupra apei, încât calamarii zburători cad adesea pe punțile navelor oceanice. Patru sau cinci metri nu este o înălțime record la care se ridică calmarii pe cer. Uneori zboară chiar mai sus. Cercetătorul englez de crustacee Dr. Rees a descris într-un articol științific un calmar (numai 16 centimetri lungime), care, zburând o distanță destul de mare prin aer, a căzut pe podul iahtului, care se ridica la aproape șapte metri deasupra apei.

Caracatița Caracatițele pot zbura și ele. Naturalistul francez Jean Verany a văzut o caracatiță obișnuită accelerându-se într-un acvariu și sărind brusc din apă pe spate. Descriind în aer un arc lung de aproximativ cinci metri, s-a aruncat înapoi în acvariu. Câștigând viteză pentru săritură, caracatița s-a mișcat nu numai din cauza jetului, ci și a vâslit cu tentacule. Caracatițele largi înoată, desigur, mai rău decât calmarii. Personalul acvariului din California a încercat să fotografieze o caracatiță atacând un crab. Caracatița s-a repezit la pradă cu atâta viteză încât pe film, chiar și când se filma la cele mai mari viteze, erau întotdeauna lubrifianți. Deci, aruncarea a durat sutimi de secundă. Joseph Signl, care a studiat migrația caracatiței, a calculat că o caracatiță de jumătate de metru înoată prin mare cu o viteză medie de aproximativ cincisprezece kilometri pe oră. Fiecare jet de apă aruncat din pâlnie îl împinge înainte doi până la doi metri și jumătate.

Larva de insecte Există o modalitate de a se deplasa în spațiu, atunci când masa aruncată înapoi este inițial situată în interiorul corpului în mișcare. Înainte de a utiliza acest principiu de mișcare pentru nevoile tehnologiei, o persoană ar putea observa manifestarea lui în natura înconjurătoare. Se știe, de exemplu, că în acest fel larvele de libelule. Și nu toate, ci doar larve de ape stătătoare și curgătoare cu burtă lungă, care înoată activ, precum și larve de târăre cu burtă scurtă ale apelor stagnante. Larva folosește mișcarea cu jet mai ales într-un moment de pericol pentru a se muta rapid în alt loc. Această metodă de mișcare nu asigură manevre precise și nu este potrivită pentru urmărirea prăzii. Dar larvele rocker nu urmăresc pe nimeni - ei preferă să vâneze dintr-o ambuscadă. Pentru a face acest lucru, au o prindere specială foarte puternică și rapidă, care este o buză inferioară modificată înarmată cu două cârlige mari de prindere - nicio altă insectă nu are acest lucru. Intestinul posterior al larvei de libelule, pe lângă funcția sa principală, îndeplinește și rolul de organ al mișcării. Apa umple intestinul posterior, apoi este aruncat cu forță, iar larva se mișcă conform principiului propulsiei cu jet cu 6-8 cm. Instinctul posterior servește și ca nimfă pentru respirație, care, ca o pompă, pompează constant oxigen- apă bogată prin anus.

Capitolul 2 Reactiv în lumea plantelor Mișcarea reactivă poate fi întâlnită și în lumea plantelor. De exemplu, fructele coapte ale unui castravete nebun, la cea mai mică atingere, sar de pe tulpină, iar un lichid lipicios cu semințe este aruncat cu forță din orificiul format. În același timp, castravetele însuși zboară în direcția opusă până la 12 m. Cunoscând legea conservării impulsului, vă puteți schimba propria viteză de mișcare în spațiu deschis. Dacă ești într-o barcă și ai niște pietre grele, atunci aruncarea cu pietre într-o anumită direcție te va muta în direcția opusă. Același principiu folosește castravetele nebun

Capitolul 3 Propulsia cu reacție în inginerie Inginerii au creat deja un motor similar cu cel al unui calmar. Se numește jet de apă. În ea, apa este aspirată în cameră. Și apoi este aruncat din el printr-o duză; vasul se deplasează în direcția opusă direcției de ejectare a jetului. Apa este aspirată folosind un motor convențional pe benzină sau diesel.

Motor cu reacție Un motor cu reacție este un motor care transformă energia chimică a combustibilului în energia cinetică a unui jet de gaz, în timp ce motorul dobândește viteză în direcția opusă Ideea lui K.E. Tsiolkovsky a fost implementată de oamenii de știință sovietici sub îndrumarea a academicianului Serghei Pavlovici Korolev. Primul satelit artificial al Pământului din istorie a fost lansat cu o rachetă în Uniunea Sovietică la 4 octombrie 1957. Principiul propulsiei cu reacție este larg uz practicîn aviație și astronautică. În spațiul cosmic nu există niciun mediu cu care corpul să poată interacționa și, prin urmare, să-și schimbe direcția și modulul vitezei, prin urmare numai motoarele cu reacție pot fi folosite pentru zborurile în spațiu. avioane, adică rachete.

Schema lecției: „Propulsie reactivă. Explorarea spațiului"

Teluri si obiective:

1. Dezvoltare: familiarizarea cu utilizarea propulsiei cu reacție.

2. Educațional: studiul principiului și teoriei propulsiei cu reacție.

3. Educațional: cunoașterea istoriei dezvoltării propulsiei cu reacție și a oamenilor de știință care au lucrat în dezvoltarea și aplicarea propulsiei cu reacție.

Echipament pentru lecție:

1. Set educațional și metodic „Fizica 9”.

2. Afiș „Rachetă în mai multe etape”.

3. Computer, videoproiector, C D Ecran „Open Physics”.

4. Model de rachetă.

Planul lecției.

Repetiţie

Ce este un impuls?

De ce impulsul este o mărime vectorială?

Cum este direcționat impulsul?

Care este unitatea de impuls?

Principala proprietate a impulsului...

De ce patul unei arme trebuie apăsat strâns pe umăr atunci când tragi?

Planul lecției.

Mișcarea cu jet este mișcarea care are loc atunci când o anumită masă este separată de sistem la o anumită viteză.

Propulsie cu reacție în natură: meduze, calmari etc.

Legea conservării impulsului pentru sistemul rachetă-gaz.

Pentru sistemul rachetă-gaz, conform legii conservării impulsului, avem:

m g v 0g + m p v 0p \u003d m g v g + m p v p

Deoarece v 0r \u003d 0 și v 0r \u003d 0,

atunci m g v g + m p v p = 0, de unde

m p v p = - m g v g şi

v p \u003d - m g v g / m p

Primul satelit artificial de pământ

Pe 4 octombrie 1957, omenirea a intrat în era explorării spațiale. În această zi, primul satelit artificial sovietic din lume a fost lansat pe orbita joasă a Pământului. Oamenii de știință și inginerii sovietici au rezolvat cele mai complexe probleme științifice și tehnice asociate cu crearea de rachete și tehnologie spațială și furnizarea de zboruri spațiale. Această realizare extraordinară a devenit o dovadă convingătoare a posibilităților inepuizabile ale minții umane și a demonstrat în mod clar stadiul tehnicii în știință și tehnologie în țara noastră.
Vehiculul de lansare, după ce a furnizat prima viteză cosmică egală cu 7,9 km/s la sfârșitul segmentului activ, a lansat satelitul pe o orbită geocentrică (aproape de Pământ) cu o distanță maximă față de suprafața Pământului (la apogeu) de 947. km și un impact minim (la perigeu) de 228 km . Greutatea satelitului era de 83,6 kg, corpul său avea forma unei mingi cu diametrul de 0,58 m.
Primul cercetător spațial a lucrat activ timp de trei săptămâni. Cu ajutorul acestuia s-au efectuat primele măsurători ale densității atmosferei, s-au obținut date despre propagarea semnalelor radio în ionosferă.
Primele orbite ale satelitului au devenit primii pași ai cosmonauticii mondiale.

Primul avion cu reacție de pasageri intern - Tu-104.

Propulsie cu reacție în aviație și artilerie.

Repetiţie. Generalizare

După ce principiu se mișcă meduzele și sepia?

Care este esența propulsiei cu reacție?

Se poate mișca o rachetă în spațiul gol?
Poate un ventilator montat pe punte să conducă o barcă cu pânze?
Ce determină viteza unei rachete?

Explicați ideea unei rachete în mai multe etape?

Tema pentru acasă: § 22, repetă § 21; Nr. 351, 353 (opțional).

slide 2

Aplicarea propulsiei cu reacție în natură

Mulți dintre noi în viața noastră ne-am întâlnit în timp ce înotam în mare cu meduze. Dar puțini oameni au crezut că meduzele folosesc și propulsia cu reacție pentru a se deplasa. Și adesea eficiența nevertebratelor marine atunci când se utilizează propulsia cu reacție este mult mai mare decât cea a invențiilor tehnice.

slide 3

Propulsiunea cu reacție este folosită de multe moluște - caracatițe, calmari, sepie.

slide 4

Sepie

Sepia, ca majoritatea cefalopodelor, se deplasează în apă în felul următor. Ea ia apă în cavitatea branhială printr-o fantă laterală și o pâlnie specială în fața corpului, apoi aruncă energic un jet de apă prin pâlnie. Sepia direcționează tubul pâlnie în lateral sau în spate și, strângând rapid apa din el, se poate mișca în direcții diferite.

slide 5

Calmar

Calamarii au atins cel mai înalt nivel de excelență în navigația cu jet. Au chiar și un corp care copiază o rachetă cu formele ei exterioare (sau mai bine, o rachetă copiază un calmar, deoarece are o prioritate incontestabilă în această chestiune)

slide 6

Calamarul este cel mai mare locuitor nevertebrat din adâncurile oceanului. Se mișcă după principiul propulsiei cu reacție, absorbind apa, apoi împingând-o cu mare forță printr-o gaură specială - o „pâlnie”, iar la viteză mare (aproximativ 70 km/h) se deplasează înapoi în șocuri. În acest caz, toate cele zece tentacule ale calmarului sunt adunate într-un nod deasupra capului și capătă o formă raționalizată.

Slide 7

calamar zburător

Acesta este un animal mic de mărimea unui hering. El urmărește peștii cu atâta viteză încât sare adesea din apă, repezindu-i pe suprafața ca o săgeată. După ce a dezvoltat forța maximă a jetului în apă, calamarul pilot decolează în aer și zboară peste valuri mai mult de cincizeci de metri. Apogeul zborului unei rachete vii se află atât de sus deasupra apei, încât calamarii zburători cad adesea pe punțile navelor oceanice. Patru sau cinci metri nu este o înălțime record la care se ridică calmarii pe cer. Uneori zboară chiar mai sus.

Slide 8

Caracatiță

Caracatițele pot zbura și ele. Naturalistul francez Jean Verany a văzut o caracatiță obișnuită accelerându-se într-un acvariu și sărind brusc din apă pe spate. Descriind în aer un arc lung de aproximativ cinci metri, s-a aruncat înapoi în acvariu. Câștigând viteză pentru săritură, caracatița s-a mișcat nu numai din cauza jetului, ci și a vâslit cu tentacule.

slide 1

slide 2

Derivarea formulei vitezei rachetei în timpul decolării Conform celei de-a treia legi a lui Newton: F1 = - F2, unde F1 este forța cu care racheta acționează asupra gazelor fierbinți, iar F2 este forța cu care gazele resping racheta de la sine. Modulele acestor forțe sunt egale: F1 = F2. Forța F2 este forța reactivă. Calculați viteza pe care o poate dobândi racheta. Dacă impulsul gazelor ejectate este Vg mg, iar impulsul rachetei este Vr mr, atunci conform legii conservării impulsului se obține: Vg mg = Vr mr

slide 3

Konstantin Eduardovich Tsiolkovsky Ideea de a folosi rachete pentru zborurile spațiale a fost propusă la începutul secolului al XX-lea de către savantul, inventatorul și profesorul rus Konstantin Eduardovich Tsialkovsky. Tsialkovsky a dezvoltat teoria mișcării rachetei, a dezvoltat o formulă pentru calcularea vitezei acestora și a fost primul care a propus utilizarea rachetelor cu mai multe etape.

slide 4

Primul cosmonaut al planetei și designer-șef de rachete interne și tehnologie spațială Serghei Pavlovici Korolev este un om de știință și designer sovietic, șeful tuturor zborurilor spațiale. Yuri Alekseevich Gagarin - primul cosmonaut, a înconjurat Pământul pe 12 aprilie 1961 în 1 oră și 48 de minute cu nava spațială Vostok.

slide 5

Mișcarea reactivă Mișcarea reactivă are loc datorită faptului că o parte a acesteia este separată de corp și se mișcă, în urma căreia corpul însuși capătă un impuls direcționat opus.

slide 6

Principiul propulsiei cu reacție își găsește o largă aplicație practică în aviație și astronautică. În spațiul cosmic nu există niciun mediu cu care corpul să poată interacționa și, prin urmare, să-și schimbe direcția și modulul vitezei sale. Prin urmare, numai aeronavele cu reacție pot fi folosite pentru zboruri spațiale, adică. rachete.

Slide 7

Diagrama vizuală a unei rachete cu o singură etapă. În orice rachetă, indiferent de design, există întotdeauna o carcasă și combustibil cu un oxidant. Figura prezintă o secțiune transversală a unei rachete. Vedem că carcasa rachetei include încărcătură utilă (nava spatiala), compartimentul instrumentelor și motorul (camera de ardere, pompe etc.).

Slide 8

Rachete cu mai multe etape În practica zborurilor spațiale se folosesc de obicei rachete cu mai multe etape, care dezvoltă viteze mult mai mari și sunt concepute pentru zboruri mai lungi. Figura prezintă o diagramă a unei astfel de rachete. După ce combustibilul și oxidantul primei etape sunt consumate, această etapă este eliminată automat, iar motorul din a doua etapă preia controlul și așa mai departe. Reducerea masei totale a rachetei prin aruncarea unei etape deja inutile vă permite să economisiți combustibil și oxidant și să creșteți viteza rachetei.