Реактивное движение в технике презентация по физике. Реактивное движение – движение, возникающее при отделении от тела с некоторой скоростью какой-либо его части

Cлайд 1

Cлайд 2

Вывод формулы скорости ракеты при взлете Согласно третьему закону Ньютона: F1 = - F2, где F1 – сила, с которой ракета действует на раскаленные газы, а F2 – сила, с которой газы отталкивают от себя ракету. Модули этих сил равны: F1 = F2. Именно сила F2 является реактивной силой. Рассчитаем скорость, которую может приобрести ракета. Если импульс выброшенных газов равен Vг mг, а импульс ракеты Vр mр, то по закону сохранения импульса, получаем: Vг mг = Vр mр, Откуда скорость ракеты: Vр = Vг mг /mр

Cлайд 3

Константин Эдуардович Циолковский Идея использования ракет для космических полетов была выдвинута в начале 20 – го века русским ученым, изобретателем и учителем Константином Эдуардовичем Циалковским. Циалковский разработал теорию движения ракет, вывел формулу для расчета их скорости, был первым, кто предложил использовать многоступенчатые ракеты.

Cлайд 4

Первый космонавт планеты и главный конструктор отечественной ракетно-космической техники Сергей Павлович Королёв – советский ученый и конструктор, руководитель всех космических полетов. Юрий Алексеевич Гагарин – первый космонавт, совершил облет Земли 12 апреля 1961 г. за 1 час 48 минут на корабле «Восток».

Cлайд 5

Реактивное движение Реактивное движение происходит за счёт того, что от тела отделяется и движется какая-то его часть, в результате чего само тело приобретает противоположно направленный импульс.

Cлайд 6

Принцип реактивного движения находит широкое практическое применение в авиации и космонавтики. В космическом пространстве нет среды, с которой тело могло бы взаимодействовать и тем самым изменять направление и модуль своей скорости. Поэтому для космических полётов могут быть использованы только реактивные летательные аппараты, т.е. ракеты.

Cлайд 7

Наглядная схема устройства одноступенчатой ракеты. В любой ракете независимо от ее конструкции всегда имеется оболочка и топливо с окислителем. На рисунке изображена ракета в разрезе. Мы видим, что оболочка ракеты включает в себя полезный груз (космический корабль), приборный отсек и двигатель (камера сгорания, насосы и пр.).

Cлайд 8

Многоступенчатые ракеты В практике космических полетов обычно используют многоступенчатые ракеты, развивающие гораздо большие скорости и предназначеные для более дальних полетов. На рисунке показана схема такой ракеты. После того как топливо и окислитель первой ступени будут израсходованы, эта ступень автоматически отбрасывается и в действие вступает двигатель второй ступени и т.д. Уменьшение общей массы ракеты путем отбрасывания уже ненужной ступени позволяет сэкономить топливо и окислитель и увеличить скорость ракеты.

Реактивная сила возникает без какого-либо взаимодействия с внешними телами. Например, если запастись достаточным количеством мячей, то лодку можно разогнать и без помощи весел, действием только одних внутренних сил. Толкая мяч, человек (а значит и лодка) сам получает толчок согласно закону сохранения импульса.

Реактивное движение живых организмов По принципу реактивного движения передвигаются некоторые представители животного мира, например, кальмары и осьминоги. Они способны развивать скорость км/ч.

В конце первого тысячелетия нашей эры в Китае использовали реактивное движение, которое приводило в действие ракеты - бамбуковые трубки, начиненные порохом, они использовались как забава. Один из первых проектов автомобилей был также с реактивным двигателем и принадлежал этот проект Ньютону

Великий русский учёный и изобретатель, открылпринцип реактивного движения, которого по праву считают основоположником ракетной техники великий русский учёный и изобретатель, открыл принцип реактивного движения, которого по праву считают основоположником ракетной техники Константин Эдуардович Циолковский ()

Сергей Павлович Королёв (1 Сергей Павлович Королёв () конструктор космических кораблей

Первый искусственный спутник Земли 4 октября 1957 г. 4 октября 1957 г. в 22 часа 28 минут московского времени с космодрома Байконур в СССР принял старт первый в мире искусственный спутник Земли (ИСЗ). При поперечнике в 580 мм масса первого спутника составляла 83,6 кг. Он просуществовал 92 дня в 22 часа 28 минут московского времени с космодрома Байконур в СССР принял старт первый в мире искусственный спутник Земли (ИСЗ). При поперечнике в 580 мм масса первого спутника составляла 83,6 кг. Он просуществовал 92 дня

Юрий Алексеевич Гагарин Юрий Алексеевич Гагарин Первый космонавт в истории человечества 12 апреля 1961 года совершил первый пилотируемый космический полет на корабле «Восток»

Введение 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. И на данный период времени космические полеты стали возможны в связи с реактивным движением. Которое мы смогли применить благодаря животным использующим этот тип движения. Если мы сможем еще больше изучить реактивное движение возможно будет усовершенствовать двигатели космических кораблей.

Задачи: Что такое реактивное движение? Какие представители животного мира используют реактивное движение? Как устроен реактивный двигатель кальмара? Какие растения используют реактивное движение для разбрасывания семян? Одинаковый ли принцип работы у реактивного двигателя и реактивное движение которое используют некоторые виды животных и растений?

Существует несколько определений реактивного движения. Вот три основных: Под реактивным понимают движение тела, возникающее при отделении некоторой его части с определенной скоростью относительно тела. При этом возникает реактивная сила, сообщающая телу ускорение. Реактивное движение-это движение тела возникающее вследствие отделения некоторой его части с определенной скоростью относительно тела. Реактивное движение названо так потому что данный вид движения имеет первопричиной реакцию тела на толчок. Реактивное движение - движение тела, обусловленное отделением от него с некоторой скоростью какой-то его части. Реактивное движение описывается, исходя из закона сохранения импульса

Глава 1. Применение реактивного движения среди животных Многие из нас в своей жизни встречались во время купания в море с медузами. Но мало кто задумывался, что и медузы для передвижения пользуются реактивным движением. Кроме того, именно так передвигаются и личинки стрекоз, и некоторые виды морского планктона. Реактивное движение используется многими моллюсками – осьминогами, кальмарами, каракатицами. Например, морской моллюск-гребешок движется вперед за счет реактивной силы струи воды, выброшенной из раковины при резком сжатии ее створок. Каракатица, как и большинство головоногих моллюсков, движется в воде следующим способом. Она забирает воду в жаберную полость через боковую щель и особую воронку впереди тела, а затем энергично выбрасывает струю воды через воронку. Каракатица направляет трубку воронки в бок или назад и стремительно выдавливая из неё воду, может двигаться в разные стороны.

Каракатица Каракатица, как и большинство головоногих моллюсков, движется в воде следующим способом. Она забирает воду в жаберную полость через боковую щель и особую воронку впереди тела, а затем энергично выбрасывает струю воды через воронку. Каракатица направляет трубку воронки в бок или назад и стремительно выдавливая из неё воду, может двигаться в разные стороны.

Сальпа Тело цилиндрическое, длина от нескольких миллиметров до 33 см, покрыто прозрачной туникой, сквозь которую просвечивают ленты кольцевых мышц и кишечник. На противоположных концах тела расположены отверстия сифонов ротового, ведущего в обширную глотку, и клоакального. Сердце на брюшной стороне. Кровеносная система незамкнутая. Нервная система надглоточный ганглий с отходящими от него нервами. Над ним светочувствительный орган. Сальпа при движении принимает воду через переднее отверстие, причем вода попадает в широкую полость, внутри которой по диагонали натянуты жабры. Как только животное сделает большой глоток воды, отверстие закрывается. Тогда продольные и поперечные мускулы сальпы сокращаются, все тело сжимается, и вода через заднее отверстие выталкивается наружу. Реакция вытекающей струи толкает сальпу вперед.

Кальмар Наибольший интерес представляет реактивный двигатель кальмара. Кальмары достигли высшего совершенства в реактивной навигации. При медленном перемещении кальмар пользуется большим ромбовидным плавником, периодически изгибающимся. Для быстрого броска он использует реактивный двигатель. Мышечная ткань – мантия окружает тело моллюска со всех сторон, объем ее полости составляет почти половину объема тела кальмара. Животное засасывает воду внутрь мантийной полости, а затем резко выбрасывает струю воды через узкое сопло и с большой скоростью двигается толчками назад. При этом все десять щупалец кальмара собираются в узел над головой, и он приобретает обтекаемую форму. Сопло снабжено специальным клапаном, и мышцы могут его поворачивать, изменяя направление движения. Изгибая сложенные пучком щупальца вправо, влево, вверх или вниз, кальмар поворачивает в ту или другую сторону. Поскольку такой руль по сравнению с самим животным имеет очень большие размеры, то достаточно его незначительного движения, чтобы кальмар, даже на полном ходу, легко мог увернуться от столкновения с препятствием. Вот изогнул он конец воронки назад и скользит теперь головой вперед. Но когда нужно плыть быстро, воронка всегда торчит прямо между щупальцами, и кальмар мчится хвостом вперед.

Флайинг-сквид Прямых измерений, кажется, никто не производил, но об этом можно судить по скорости и дальности полета летающих кальмаров. И такие, оказывается, есть таланты в родне у спрутов! Лучший пилот среди моллюсков – кальмар стенотевтис. Английские моряки называют его – флайинг-сквид («летающий кальмар»). Это небольшое животное размером с селедку. Он преследует рыб с такой стремительностью, что нередко выскакивает из воды, стрелой проносясь над ее поверхностью. К этой уловке он прибегает и спасая свою жизнь от хищников – тунцов и макрелей. Развив в воде максимальную реактивную тягу, кальмар-пилот стартует в воздух и пролетает над волнами более пятидесяти метров. Апогей полета живой ракеты лежит так высоко над водой, что летающие кальмары нередко попадают на палубы океанских судов. Четыре-пять метров – не рекордная высота, на которую поднимаются в небо кальмары. Иногда они взлетают еще выше. Английский исследователь моллюсков доктор Рис описал в научной статье кальмара (длиной всего в 16 сантиметров), который, пролетев по воздуху изрядное расстояние, упал на мостик яхты, возвышавшийся над водой почти на семь метров.

Осьминог Осьминоги тоже умеют летать. Французский натуралист Жан Верани видел, как обычный осьминог разогнался в аквариуме и вдруг задом вперед неожиданно выскочил из воды. Описав в воздухе дугу длиной метров в пять, он плюхнулся обратно в аквариум. Набирая скорость для прыжка, осьминог двигался не только за счет реактивной тяги, но и греб щупальцами. Мешковатые осьминоги плавают, конечно, хуже кальмаров. Сотрудники Калифорнийского аквариума пытались сфотографировать осьминога, атакующего краба. Спрут бросался на добычу с такой быстротой, что на пленке, даже при съемке на самых больших скоростях, всегда оказывались смазки. Значит, бросок длился сотые доли секунды. Джозеф Сайнл, изучавший миграции спрутов, подсчитал: осьминог размером в полметра плывет по морю со средней скоростью около пятнадцати километров в час. Каждая струя воды, выброшенная из воронки, толкает его вперед на два – два с половиной метра.

Личинка насекомого Существует способ перемещения в пространстве, когда отбрасываемая назад масса первоначально находится внутри движущегося тела. Прежде чем использовать этот принцип движения для надобностей техники, человек мог наблюдать его проявление в окружающей природе. Известно, например, что таким именно способом личинки стрекоз. Причём не все, а лишь длиннобрюхие, активно плавающие личинки стоячих и текучих вод, а также короткобрюхие ползающие личинки стоячих вод. Реактивное движение личинка использует главным образом в минуту опасности для того, чтобы быстро переместиться на другое место. Такой способ передвижения не предусматривает точного маневрирования и не пригоден для погони за добычей. Но личинки коромысел и не гоняются ни за кем - они предпочитают охоту из засады. Для этого у них имеется специальная очень сильная и быстрая хваталка, представляющая собой видоизмененную нижнюю губу, вооруженную двумя большими хватательными крючьями - такой нет ни у каких других насекомых. Задняя кишка личинки стрекозы, помимо своей основной функции, выполняет еще и роль органа движения. Вода заполняет заднюю кишку, затем с силой выбрасывается, и личинка перемещается по принципу реактивного движения на 6-8 см. Для дыхания нимфам также служит задняя кишка, которая как насос постоянно закачивает через анальное отверстие богатую кислородом воду.

Глава 2 Реактивное в мире растений Реактивное движение можно встретить и в мире растений. Например, созревшие плоды бешеного огурца при самом легком прикосновении отскакивают от плодоножки, а из образовавшегося отверстия с силой выбрасывается клейкая жидкость с семенами. Сам огурец при этом отлетает в противоположном направлении до 12 м. Зная закон сохранения импульса можно изменять собственную скорость перемещения в открытом пространстве. Если вы находитесь в лодке и у вас есть несколько тяжёлых камней, то бросая камни в определённую сторону вы будете двигаться в противоположном направлении. Тот же самый принцип использует бешенный огурец

Глава 3 Реактивное движение в технике Инженеры уже создали двигатель, подобный двигателю кальмара. Его называют водометом. В нем вода засасывается в камеру. А затем выбрасывается из нее через сопло; судно движется в сторону, противоположную направлению выброса струи. Вода засасывается при помощи обычного бензинового или дизельного двигателя.

Реактивный двигатель Реактивный двигатель – это двигатель, преобразующий химическую энергию топлива в кинетическую энергию газовой струи, при этом двигатель приобретает скорость в обратном направлении.Идея К.Э.Циолковского была осуществлена советскими учёными под руководством академика Сергея Павловича Королёва. Первый в истории искусственный спутник Земли с помощью ракеты был запущен в Советском Союзе 4 октября 1957 г.Принцип реактивного движения находит широкое практическое применение в авиации и космонавтике. В космическом пространстве нет среды, с которой тело могло бы взаимодействовать и тем самым изменять направление и модуль своей скорости, поэтому для космических полетов могут быть использованы только реактивные летательные аппараты, т. е. ракеты.

Реактивное движение –

Реактивная сила

возникает без какого-либо взаимодействия с внешними телами.

Например, если запастись достаточным количеством мячей, то лодку можно разогнать и без помощи весел, действием только одних внутренних сил. Толкая мяч, человек (а значит и лодка) сам получает толчок согласно закону сохранения импульса.

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 60 - 70 км/ч.

К.Э. Циолковский

великий русский учёный и изобретатель, открыл принцип реактивного движения, которого по праву считают основоположником ракетной техники

К. Э. Циолковский -

русский учёный, изобретатель и учитель.

• разработал теорию движения ракет;
• вывел формулу для расчёта скорости ракет на орбите;
• был первым, кто предложил использовать многоступенчатые ракет.

Одно из главнейших изобретений человечества

в XX веке – это изобретение реактивного двигателя, который позволил человеку подняться в космос.

Устройство ракеты-носителя

• Космический корабль

• Приборный отсек

• Бак с окислителем
• Бак с горючим

• Насосы

• Камера сгорания

• Сопло

Сопло – раструбы специальной формы, через которые газы из камеры сгорания мощной струёй устремляются наружу .

Назначение сопла –

повысить скорость струи .

С какой целью увеличивают скорость выхода струи газа?

Р ракеты

Ракета

М р υ р = m газа υ газа

m газа

υ р =

υ газа

М р

• головная часть (космический корабль,

приборный отсек);

• бак с окислителем и бак с топливом

(в качестве топлива может использоваться,

например, жидкий водород, а в качестве окислителя жидкий кислород);

• насосы, камера сгорания топлива;
• сопло (сужение камеры для увеличения скорости истечения продуктов сгорания).

Р газа

"Если моя идея... будет признана исполнимой, то я буду счастлив тем, что окажу громадную услугу Родине и человечеству. Я спокойно тогда встречу смерть, зная, что моя идея не погибнет вместе со мной, а будет существовать среди человечества, для которого я готов был пожертвовать своей жизнью".

ГИРД – группа изучения реактивного

движения

Создана 15 сентября 1931 г. из секции реактивных двигателей при Бюро воздушной техники Центрального Совета Осоавиахима. Группа состояла из 4 бригад, занимающихся различными задачами.

1 бригада (руководитель Цандер Ф.А.) двигатели

2 бригада (руководитель Тихонравов М.К.) изделия на основе двигателей

3 бригада (руководитель Победоносцев Ю.А.) воздушные реактивные двигатели

4 бригада (руководитель Королев С.П.) конструкции летательных аппаратов

Реактивное движение –

движение, возникающее при отделении от тела с некоторой скоростью какой-либо его части.

Примеры реактивного

движения:

- кальмары

- осьминоги

- самолеты

- ракеты

- Катер с водометным двигателем

Ученые:

- Циолковский К.Э.

- Кибальчич Н.И.

- Королев С.П.

- Цандер Ф.А.

• Тихонравов М.К.
• Победоносцев Ю.А.

История

Пороховые ракеты – Китай X в. (фейерверочные и сигнальные)

Боевые ракеты (Индия против Англии – XVIII в.)

Россия – Крымская война,

Русско – турецкие войны

Н.И. Кибальчич (1853 - 1881)

Реактивный летательный аппарат

К.Э.Циолковский – 1903г.

ЖРД – жидкостные реактивные двигатели

С.П. Королёв – 1957 г. – ИЗС

Ю.А. Гагарин – 1961 г.

Пилотируемый космический корабль

«Сначала можно летать на ракетах вокруг Земли, затем можно описать тот или иной путь относительно Солнца, достигнуть желаемой планеты, приблизиться или удалиться от Солнца…

Человечество образует ряд межпланетных баз вокруг Солнца…

Реактивные приборы завоюют людям беспредельные пространства и дадут солнечную энергию, в два миллиона раз большую, чем та, которую человечество имеет на Земле»

(План завоевания мировых пространств К.Э.Циолковского)

Слайд 2

Факты из истории

Слайд 3

Реактивный двигатель

Реактивный двигатель - это двигатель, создающий необходимую для движения силу тяги посредством преобразования исходной энергии в кинетическую энергию реактивной струи рабочего тела. Реактивный двигатель создаёт тяговое усилие только за счёт взаимодействия с рабочим телом, без опоры или контакта с другими телами. По этой причине чаще всего он используется для приведения в движение самолётов, ракет и космических аппаратов. Рабочее тело с большой скоростью истекает из двигателя, и в соответствии с законом сохранения импульса образуется реактивная сила, толкающая двигатель в противоположном направлении. Для разгона рабочего тела может использоваться как расширение газа, нагретого тем или иным способом до высокой температуры

Слайд 4

Космическая ракета

Ракета- летательный аппарат, двигающийся за счёт реактивной силы, возникающей при отбросе части собственной массы. Полёт ракеты не требует обязательного наличия окружающей воздушной или газовой среды и возможен не только в атмосфере, но и в вакууме. Ракета является транспортным средством способным вывести космический аппарат в космос. Альтернативные способы поднимать космические аппараты на орбиту, такие как «космический лифт», пока что находятся на стадии проектирования. Используемые для нужд космонавтики ракеты называются ракеты-носители, так как они несут на себе полезную нагрузку. Чаще всего в качестве ракет-носителей используются многоступенчатые баллистические ракеты. Старт ракеты-носителя происходит с Земли, или, в случае долгого полёта, с орбиты искусственного спутника Земли. В настоящее время космическими агентствами разных стран используются ракеты-носители Атлас V, Ариан 5, Протон, Дельта IV, Союз-2 и многие другие.

Слайд 5

Космические шатлы

Шаттл - американский многоразовыйтранспортный космический корабль. Шаттл запускается в космос с помощью ракет-носителей, осуществляет манёвры на орбите как космический корабль и возвращается на Землю как самолёт. Подразумевалось, что шаттлы будут сновать, как челноки, между околоземной орбитой и Землей, доставляя полезные грузы в обоих направлениях. При разработке предусматривалось, что каждый из шаттлов должен был до 100 раз стартовать в космос. На практике же они используются значительно меньше. К сентябрю 2009 года больше всего полётов - 37 - совершил шаттл «Дискавери». Всего с 1975 по 1991 год было построено пять шаттлов: «Колумбия» (сгорел при посадке в 2003), «Челленджер» (взорвался при старте в 1986), «Дискавери», «Атлантис» и «Индевор». В конце 2010 года «Спейс шаттл» совершит свой последний полёт.

Слайд 6

Кальмар

Кальмар является самым крупным беспозвоночным обитателем океанских глубин. Он передвигается по принципу реактивного движения, вбирая в себя воду, а затем с огромной силой проталкивая ее через особое отверстие - "воронку", и с большой скоростью (около 70 км\час) двигается толчками назад. При этом все десять щупалец кальмара собираются в узел над головой и он приобретает обтекаемую форму.

Слайд 7

Константин Эдуардович Циолковский

Константин Эдуардович Циолковский (1857-1935) - российский и советский учёный-самоучка, исследователь, школьный учитель. Основоположник современной космонавтики. Обосновал вывод уравнения реактивного движения, пришёл к выводу о необходимости использования «ракетных поездов» - прототипов многоступенчатых ракет. Автор работ по аэродинамике, воздухоплаванию и другим. Представитель русского космизма, член Русского общества любителей мироведения. Автор научно-фантастических произведений, сторонник и пропагандист идей освоения космического пространства. Циолковский предлагал заселить космическое пространство с использованием орбитальных станций, выдвинул идеи космического лифта, поездов на воздушной подушке. Считал, что развитие жизни на одной из планет Вселенной достигнет такого могущества и совершенства, что это позволит преодолевать силы тяготения и распространять жизнь по Вселенной.

Слайд 8

Рабочее тело

Рабочее тело -материальное тело, расширяющееся при подводе к нему теплоты и сжимающееся при охлаждении и выполняющее работу по перемещению рабочего органа тепловой машины. В теоретических разработках рабочее тело обычно обладает свойствами идеального газа. На практике рабочим телом реактивных двигателей являются продукты сгорания углеводородного топлива (бензина, дизельного топлива и др.)

Посмотреть все слайды