Бактерії

Дата добавления: 2015-10-15; просмотров: 499

1. www.sch119comp.narod.ru.
2. www.slideshare.ru
3. www.class-fizika.ru
4. Г.Я. Мякишев, Б.Б. Буховцев, Н.Н. Соцкий «Физика.10 класс» Издание «Просвещение»,2010,-366с.

Содержание.

Реактивное движение 3-5

1. Межконтинентальная баллистическая ракета 6-7
2. Заключение 8

Список использованной литературы 9

Реактивно движение.

В течение многих веков человечество мечтало о космических по­лё­тах. Писатели-фантасты предлагали самые разные средства для дости­же­ния этой цели. В XVII веке появился рассказ французского писателя Сирано де Бержерака о полёте на Луну. Герой этого рас­сказа добрался до Луны в же­лезной повозке, над которой он всё время подбрасывал сильный магнит. Притягиваясь к нему, повозка всё выше поднималась над Землёй, пока не достигла Луны. А ба­рон Мюнхгаузен рассказывал, что забрался на Луну по стеблю боба.

Но ни один учёный, ни один писатель-фантаст за многие века не смог на­звать единственного находящегося в распоряжении чело­ве­ка средства, с помощью которого можно преодолеть силу земного при­тяжения и улететь в космос. Это смог осуществить русский учё­­­ный Константин Эдуардович Циолковский (1857-1935). Он показал, что единственный аппарат, спо­соб­ный преодолеть силу тяжести - это ракета, т.е. аппарат с реактивным двига­телем, ис­поль­зующим горючее и окислитель, находящиеся на самом аппа­рате.

Законы Ньютона позволяют объяснить очень важное меха­ническое явление — реактивное движение.Так называют движе­ние тела, возникающее при отделении от него с какой-либо ско­ростью некоторой его части.

Возьмем, например, детский резиновый шарик, надуем его и отпустим. Мы увидим, что, когда воздух начнет выходить из него в одну сторону, сам шарик полетит в другую. Это и есть реактив­ное движение.

По принципу реактивного движения передвигаются некоторые представители животного мира, например кальмары и осьминоги. Периодически выбрасывая вбираемую в себя воду, они способны развивать скорость до 60—70 км/ч. Аналогичным образом пере­мещаются медузы, каракатицы и некоторые другие животные.

Примеры реактивного движения можно обнаружить и в мире растений. Например, созревшие плоды «бешеного» огурца при самом легком прикосновении отскакивают от плодоножки и из отверстия, образовавшегося на месте отделившейся ножки, с силой выбрасывается горькая жидкость с семенами; сами огурцы при этом отлетают в противоположном направлении.

Реактивное движение, возникающее при выбросе воды, можно наблюдать на следующем опыте. Нальем воду в стеклянную во­ронку, соединенную с резиновой трубкой, имеющей

Г - образный наконечник (см. рисунок). Мы увидим, что, когда вода начнет выли­ваться из трубки, сама трубка придет в движение и отклонится в сторону, противоположную направлению вытекания воды.

На принципе реактивного движе­ния основаны полеты ракет.Совре­менная космическая ракета пред­ставляет собой очень сложный лета­тельный аппарат, состоящий из сотен тысяч и миллионов деталей. Масса ракеты огромна. Она складывается из массы рабочего тела (т. е. раска­ленных газов, образующихся в ре­зультате сгорания топлива и выбра­сываемых в виде реактивной струи) и конечной или, как говорят, «су­хой» массы ракеты, остающейся после выброса из ракеты рабочего тела.

«Сухая» масса ракеты, в свою очередь, состоит из массы конструк­ции (т. е. оболочки ракеты, ее дви­гателей и системы управления) и массы полезной нагрузки (т. е. науч­ной аппаратуры, корпуса выводимого

на орбиту космического аппарата, экипажа и системы жизнеобеспечения корабля).

По мере истечения рабочего тела осво­бодившиеся баки, лишние части оболочки и т. д. начинают обременять ракету ненуж­ным грузом, затрудняя ее разгон. Поэтому для достижения космических скоростей при­меняют составные (или многоступенчатые) ракеты (см. рисунок). Сначала в таких ракетах работают лишь блоки первой ступени 1. Когда запасы топлива в них кончаются, они отделяются и включается вторая ступень 2; после исчерпания в ней топлива она также отделяется и включается третья ступень 3. Находящийся в головной части ракеты спут­ник или какой-либо другой космический аппарат укрыт головным обтекателем 4, обтекаемая форма которого способствует уменьшению сопротивления воздуха при по­лете ракеты в атмосфере Земли.

Когда реактивная газовая струя с боль­шой скоростью выбрасывается из ракеты, сама ракета устремляется в противополож­ную сторону. Почему это происходит?

Согласно третьему закону Ньютона, си­ла F, с которой ракета действует на рабочее тело, равна по величине и противоположна по направлению силе F', с которой рабочее тело действует на корпус ракеты:

F' = F.

Сила F' (которую называют реактивной силой) и разгоняет ракету.

Из этого равенства следует, что со­общаемый телу импульс равен произве­дению силы на время ее действия. Поэ­тому одинаковые силы, действующие в течение одного и того же времени, сооб­щают телам равные импульсы. В дан­ном случае импульс m_рv_р, приобретае­мый ракетой, должен быть равен импульсу ­выброшенных газов:

Отсюда следует, что скорость ракеты

Проанализируем полученное выражение. Мы видим, что скорость ракеты тем боль­ше, чем больше скорость выбрасываемых газов и чем больше отношение массы ра­бочего тела (т. е. массы топлива) к конеч­ной («сухой») массе ракеты.

Эта формула является приближен­ной. В ней не учитывается, что по мере сгорания топлива масса летящей ракеты становится все меньше и меньше. Точная формула для скорости ракеты впервые была получена в 1897 г. К. Э. Циолковским и потому носит его имя.

Формула Циолковского позволяет рас­считать запасы топлива, необходимые для сообщения ракете заданной скорости. В таблице приведены отношения началь­ной массы ракеты то к ее конечной массе т, соответствующие разным скоростям ракеты при скорости газовой струи (относи­тельно ракеты) V = 4 км/с.

Например, для сообщения ракете скорости, превышающей ско­рость истечения газов в 4 раза (V _р=16 км/с), необходимо, чтобы начальная масса ракеты (вместе с топливом) превосходила конеч­ную («сухую») массу ракеты в 55 раз (то/т = 55). Это означает, что львиную долю от всей массы ракеты на старте должна состав­лять именно масса топлива. Полезная же нагрузка по сравнению с ней должна иметь очень малую массу.

Важный вклад в развитие теории реактивного движения внес современник К. Э. Циолковского русский ученый И. В. Мещер­ский (1859—1935). Его именем названо уравнение движения тела с переменной массой.

Реактивный двигатель-это двигатель, преобразующий хими­че­с­кую энер­гию топлива в кинетическую энергию газовой струи, при этом дви­га­тель при­обретает скорость в обратном направлении. На каких же прин­ципах и физических законах основывается его действие?

К. Э. Циолковский вывел формулу, позволяющую рассчитать максимальную скорость, которую может развить ракета. Вот эта формула:

Здесь v_max – максимальная скорость ракеты, v₀ – начальная скорость, v_r – скорость истечения газов из сопла, m – начальная масса топлива, а M – масса пустой ракеты. Как видно из формулы, эта максимально достижимая скорость зависит в первую очередь от скорости истечения газов из сопла, которая в свою очередь зависит прежде всего от вида топлива и температуры газовой струи. Чем выше температура, тем больше скорость. Значит, для ракеты нужно подбирать самое калорийное топливо, дающее наибольшее количество теплоты. Из формулы следует также, что эта скорость зависит и от начальной и конечной массой ракеты, т.е. от того, какая часть её веса при­ходится на горючее, и какая - на бесполезные (с точки зрения скорости полёта) конструкции: корпус, механизмы, и т.д.

Эта формула Циолковского является фундаментом, на котором зиждется весь расчёт современных ракет. Отношение массы топлива к массе ракеты в конце работы двигателя(т.е. по существу к весу пустой ракеты) называется числом Циолковского.

Основной вывод из этой формулы состоит в том, что в безвоздушном пространстве ракета разовьёт тем большую скорость, чем больше ско­рость истечения газов и чем больше число Циолковского.