Newtons Gesetze helfen, ein sehr wichtiges mechanisches Phänomen zu erklären – Strahlantrieb. Dies ist die Bezeichnung für die Bewegung eines Körpers, die auftritt, wenn ein Teil davon bei beliebiger Geschwindigkeit von ihm getrennt wird.
Nehmen wir zum Beispiel einen Gummiball für Kinder, blasen ihn auf und lassen ihn los. Wir werden sehen, dass der Ball selbst in die andere Richtung fliegt, wenn die Luft beginnt, ihn in die eine Richtung zu verlassen. Das ist reaktive Bewegung.
Einige Vertreter der Tierwelt bewegen sich nach dem Prinzip des Strahlantriebs, etwa Tintenfische und Kraken. Durch regelmäßiges Ausstoßen des aufgenommenen Wassers können sie Geschwindigkeiten von bis zu 60–70 km/h erreichen. Quallen, Tintenfische und einige andere Tiere bewegen sich auf ähnliche Weise.
Beispiele für Strahlantriebe finden sich auch in der Pflanzenwelt. Zum Beispiel prallen die reifen Früchte einer „verrückten“ Gurke bei der geringsten Berührung vom Stiel ab und eine bittere Flüssigkeit mit Samen wird gewaltsam aus dem Loch geschleudert, das sich an der Stelle des abgetrennten Stiels gebildet hat; die Gurken selbst fliegen in die entgegengesetzte Richtung davon.
Die reaktionäre Bewegung, die bei der Freisetzung von Wasser auftritt, kann beobachtet werden nächstes Erlebnis. Gießen Sie Wasser in einen Glastrichter, der mit einem Gummischlauch mit L-förmiger Spitze verbunden ist (Abb. 20). Wir werden sehen, dass, wenn Wasser aus dem Rohr zu fließen beginnt, das Rohr selbst beginnt, sich zu bewegen und in die Richtung abzuweichen, die der Fließrichtung des Wassers entgegengesetzt ist.
Flüge basieren auf dem Prinzip des Strahlantriebs Raketen. Eine moderne Weltraumrakete ist ein sehr komplexes Flugzeug, das aus Hunderttausenden und Millionen Teilen besteht. Die Masse der Rakete ist enorm. Es besteht aus der Masse des Arbeitsmediums (d. h. heißen Gasen, die bei der Verbrennung des Treibstoffs entstehen und in Form eines Strahlstroms ausgestoßen werden) und der endgültigen oder, wie man sagt, „trockenen“ Masse der Rakete, die danach verbleibt Arbeitsflüssigkeit wird aus der Rakete ausgestoßen.
Die „trockene“ Masse einer Rakete wiederum setzt sich aus der Masse der Struktur (d. h. der Hülle der Rakete, ihrer Triebwerke und ihres Steuerungssystems) und der Masse der Nutzlast (d. h. der wissenschaftlichen Ausrüstung, dem Körper der Rakete) zusammen in die Umlaufbahn gestartetes Raumschiff, die Besatzung und das System zur Lebenserhaltung des Schiffes).
Wenn die Arbeitsflüssigkeit ausläuft, beginnen die freigesetzten Tanks, überschüssige Teile der Hülle usw., die Rakete mit unnötiger Ladung zu belasten, was das Beschleunigen erschwert. Um kosmische Geschwindigkeiten zu erreichen, werden daher Verbundraketen (oder mehrstufige Raketen) eingesetzt (Abb. 21). In solchen Raketen funktionieren zunächst nur die Blöcke der ersten Stufe 1. Wenn die Treibstoffreserven in ihnen aufgebraucht sind, werden sie abgetrennt und die zweite Stufe 2 eingeschaltet. Nachdem der darin enthaltene Treibstoff aufgebraucht ist, wird er ebenfalls abgetrennt und die dritte Stufe eingeschaltet. 3. Ein Satellit oder etwas anderes, das sich im Kopf der Rakete befindet Raumfahrzeug abgedeckt mit einer Kopfverkleidung 4, deren stromlinienförmige Form dazu beiträgt, den Luftwiderstand zu verringern, wenn die Rakete in der Erdatmosphäre fliegt.
Wenn ein Gasstrahl mit hoher Geschwindigkeit aus einer Rakete ausgestoßen wird, rast die Rakete selbst in die entgegengesetzte Richtung. Warum passiert das?
Nach dem dritten Newtonschen Gesetz ist die Kraft F, mit der die Rakete auf das Arbeitsmedium einwirkt, gleich groß und in entgegengesetzter Richtung der Kraft F'', mit der das Arbeitsmedium auf den Raketenkörper einwirkt:
Die Kraft F (die sogenannte Reaktionskraft) beschleunigt die Rakete.
Aus Gleichheit (10.1) folgt, dass der auf den Körper ausgeübte Impuls gleich dem Produkt aus Kraft und Zeit seiner Wirkung ist. Daher übertragen gleiche Kräfte, die zur gleichen Zeit wirken, auf Körper gleiche Impulse. In diesem Fall muss der von der Rakete erfasste Impuls m p v p dem Impuls m gas v gas der ausgestoßenen Gase entsprechen:
m ð v ð = m Gas v Gas
Daraus folgt die Geschwindigkeit der Rakete 
Lassen Sie uns den resultierenden Ausdruck analysieren. Wir sehen, dass die Geschwindigkeit der Rakete umso größer ist, je größer die Geschwindigkeit der emittierten Gase und je größer das Verhältnis der Masse des Arbeitsmediums (d. h. der Masse des Treibstoffs) zur endgültigen („trockenen“) Masse ist die Rakete.
Formel (12.2) ist ungefähr. Dabei ist nicht berücksichtigt, dass die Masse der fliegenden Rakete mit der Verbrennung des Treibstoffs immer geringer wird. Die genaue Formel für die Raketengeschwindigkeit wurde erstmals 1897 von K. E. Tsiolkovsky ermittelt und trägt daher seinen Namen.
Mit der Tsiolkovsky-Formel können Sie die Treibstoffreserven berechnen, die erforderlich sind, um der Rakete eine bestimmte Geschwindigkeit zu verleihen. Tabelle 3 zeigt das Verhältnis der Anfangsmasse der Rakete m0 zu ihrer Endmasse m, entsprechend unterschiedliche Geschwindigkeiten Raketen mit einer Gasstrahlgeschwindigkeit (relativ zur Rakete) v = 4 km/s. 
Um beispielsweise einer Rakete eine Geschwindigkeit zu verleihen, die das Vierfache der Geschwindigkeit des Gasstroms übersteigt (v p = 16 km/s), ist es notwendig, dass die Anfangsmasse der Rakete (einschließlich Treibstoff) die endgültige („trockene“) Masse übersteigt. Masse der Rakete um das 55-fache (m 0 /m = 55). Das bedeutet, dass der Löwenanteil der Gesamtmasse der Rakete beim Start die Treibstoffmasse sein sollte. Die Nutzlast sollte im Vergleich dazu eine sehr geringe Masse haben.
Einen wichtigen Beitrag zur Entwicklung der Theorie des Strahlantriebs leistete ein Zeitgenosse von K. E. Tsiolkovsky, der russische Wissenschaftler I. V. Meshchersky (1859-1935). Nach ihm ist die Bewegungsgleichung eines Körpers mit variabler Masse benannt.
1. Was ist ein Strahlantrieb? Nennen Sie Beispiele. 2. Wenn in dem in Abbildung 22 gezeigten Experiment Wasser durch gebogene Rohre ausfließt, dreht sich der Eimer in die durch den Pfeil angegebene Richtung. Erklären Sie das Phänomen. 3. Was bestimmt die Geschwindigkeit, die eine Rakete nach der Treibstoffverbrennung erreicht?
Diese Drehscheibe kann als die erste Dampfstrahlturbine der Welt bezeichnet werden.
Chinesische Rakete
Noch früher, viele Jahre vor Heron von Alexandria, erfand auch China Strahltriebwerk ein etwas anderes Gerät, jetzt genannt Feuerwerksrakete. Feuerwerksraketen sollten nicht mit ihren Namensgebern verwechselt werden – Signalraketen, die in Heer und Marine eingesetzt werden und auch an Feiertagen unter dem Donner von Artilleriefeuerwerkskörpern abgefeuert werden. Leuchtraketen sind einfach Kugeln, die aus einer Substanz gepresst werden, die mit einer farbigen Flamme brennt. Sie werden mit großkalibrigen Pistolen – Raketenwerfern – abgefeuert.
Leuchtraketen sind Geschosse, die aus einer Substanz gepresst werden, die mit einer farbigen Flamme brennt. Chinesische Rakete Es handelt sich um eine Papp- oder Metallröhre, die an einem Ende verschlossen und mit einer Pulverzusammensetzung gefüllt ist. Wenn dieses Gemisch gezündet wird, entweicht ein Gasstrom mit hoher Geschwindigkeit aus dem offenen Ende des Rohrs und veranlasst die Rakete, in die Richtung zu fliegen, die der Richtung des Gasstroms entgegengesetzt ist. Eine solche Rakete kann ohne die Hilfe eines Raketenwerfers starten. Ein am Raketenkörper befestigter Stock sorgt für einen stabileren und geraderen Flug.
Feuerwerk mit chinesischen Raketen Meeresbewohner
In der Tierwelt:
Auch Strahlantriebe sind hier zu finden. Tintenfische, Kraken und einige andere Kopffüßer haben weder Flossen noch einen kräftigen Schwanz, schwimmen aber nicht schlechter als andere Meeresbewohner. Diese Lebewesen mit weichem Körper haben einen ziemlich großen Sack oder Hohlraum in ihrem Körper. Wasser wird in den Hohlraum gesaugt und dann das Tier mit große Stärke drückt dieses Wasser heraus. Durch die Reaktion des ausgeschleuderten Wassers schwimmt das Tier entgegen der Strömungsrichtung.
Der Oktopus ist ein Meereslebewesen, das einen Strahlantrieb nutzt Fallende Katze
Aber das Meiste interessante Art und Weise Die Bewegungen wurden von einem gewöhnlichen Mann vorgeführt Katze.
Vor etwa hundertfünfzig Jahren ein berühmter französischer Physiker Marcel Depres angegeben:
Aber wissen Sie, Newtons Gesetze sind nicht ganz wahr. Der Körper kann sich mit der Hilfe bewegen innere Kräfte, sich auf nichts verlassen und nicht von irgendetwas ausgehen.
Wo sind die Beweise, wo sind die Beispiele? - Die Zuhörer protestierten.
Möchten Sie einen Beweis? Bitte. Eine Katze, die versehentlich vom Dach fällt, ist der Beweis! Egal, wie eine Katze fällt, auch mit gesenktem Kopf, sie wird auf jeden Fall mit allen vier Pfoten auf dem Boden stehen. Aber eine fallende Katze verlässt sich auf nichts und stößt nichts weg, sondern dreht sich schnell und geschickt um. (Der Luftwiderstand kann vernachlässigt werden – er ist zu unbedeutend.)
Tatsächlich kennt das jeder: Katzen, fallend; schaffen es immer wieder, wieder auf die Beine zu kommen.
Katzen tun dies instinktiv, aber Menschen können das auch bewusst tun. Schwimmer, die von einer Plattform ins Wasser springen, wissen, wie man eine komplexe Figur ausführt – einen dreifachen Salto, d eine gerade Linie.
Die gleichen Bewegungen, ohne Interaktion mit Fremdkörpern, werden im Zirkus bei der Aufführung von Akrobaten – Luftturnern – beobachtet.
Auftritt von Akrobaten - Luftturnern Die fallende Katze wurde mit einer Filmkamera fotografiert und dann wurde auf dem Bildschirm Bild für Bild untersucht, was die Katze macht, wenn sie in der Luft fliegt. Es stellte sich heraus, dass die Katze schnell ihre Pfote drehte. Die Drehung der Pfote bewirkt eine Reaktionsbewegung – eine Reaktion des gesamten Körpers, und dieser dreht sich in die entgegengesetzte Richtung zur Bewegung der Pfote. Alles geschieht in strikter Übereinstimmung mit den Newtonschen Gesetzen, und ihnen ist es zu verdanken, dass die Katze auf die Beine kommt.
Das Gleiche passiert in allen Fällen, wenn Lebewesen ohne offensichtlicher Grund verändert seine Bewegung in der Luft.
Jetboot
Die Erfinder hatten eine Idee, warum sie ihre Schwimmmethode nicht von Tintenfischen übernehmen sollten. Sie beschlossen, ein selbstfahrendes Schiff zu bauen Strahltriebwerk. Die Idee ist auf jeden Fall umsetzbar. Zwar gab es kein Vertrauen in den Erfolg: Die Erfinder bezweifelten, dass so etwas gelingen würde Jetboot Besser als eine normale Schraube. Es war notwendig, ein Experiment durchzuführen.
Jetboot – selbstfahrendes Schiff mit Strahltriebwerk Sie wählten einen alten Schleppdampfer aus, reparierten seinen Rumpf, entfernten die Propeller und installierten eine Wasserstrahlpumpe im Maschinenraum. Diese Pumpe pumpte Meerwasser und schob es durch ein Rohr mit einem starken Strahl hinter das Heck. Der Dampfer schwamm, aber er bewegte sich immer noch langsamer als der Schraubendampfer. Und das lässt sich einfach erklären: Ein gewöhnlicher Propeller dreht sich ungehindert hinter dem Heck, nur um ihn herum ist Wasser; Das Wasser in der Wasserstrahlpumpe wurde von fast genau der gleichen Schraube angetrieben, allerdings rotierte diese nicht mehr auf dem Wasser, sondern in einem dichten Rohr. Es kam zu Reibung des Wasserstrahls an den Wänden. Durch die Reibung wurde der Druck des Strahls geschwächt. Ein Dampfschiff mit Wasserstrahlantrieb fuhr langsamer als ein Schiff mit Schraubenantrieb und verbrauchte mehr Treibstoff.
Sie gaben den Bau solcher Schiffe jedoch nicht auf: Sie hatten wichtige Vorteile. Schiff ausgestattet Propeller, muss tief im Wasser sitzen, sonst schäumt der Propeller das Wasser nutzlos auf oder dreht sich in der Luft. Daher haben Schraubendampfer Angst vor Untiefen und Spalten; sie können nicht in flachem Wasser fahren. Und Wasserstrahldampfer können mit geringem Tiefgang und flachem Boden gebaut werden: Sie brauchen keine Tiefe – wohin das Boot fährt, fährt auch der Wasserstrahldampfer.
Die ersten Wasserstrahlboote der Sowjetunion wurden 1953 auf der Krasnojarsker Werft gebaut. Sie sind für kleine Flüsse konzipiert, auf denen normale Dampfschiffe nicht fahren können.
Damals begannen Ingenieure, Erfinder und Wissenschaftler, sich besonders intensiv mit dem Antrieb von Strahltriebwerken zu beschäftigen Schusswaffen. Die ersten Waffen – alle Arten von Pistolen, Musketen und selbstfahrenden Waffen – trafen eine Person mit jedem Schuss hart in die Schulter. Nach mehreren Dutzend Schüssen begann die Schulter so stark zu schmerzen, dass der Soldat nicht mehr zielen konnte. Die ersten Kanonen – Quietschen, Einhörner, Culverins und Bombarden – sprangen beim Abfeuern zurück, so dass es dazu kam, dass sie die Artilleriekanoniere verkrüppelten, wenn diese keine Zeit hatten, auszuweichen und zur Seite zu springen.
Der Rückstoß der Waffe beeinträchtigte das genaue Schießen, da die Waffe zuckte, bevor die Kanonenkugel oder Granate den Lauf verließ. Dadurch wurde die Führung verspielt. Die Schießerei erwies sich als ziellos.
Schießen mit Schusswaffen Waffeningenieure begannen vor mehr als 450 Jahren mit der Bekämpfung des Rückstoßes. Zunächst wurde die Lafette mit einer Schar ausgestattet, die in den Boden krachte und als starke Stütze für das Geschütz diente. Dann dachten sie, dass der Rückstoß verschwinden würde, wenn die Waffe von hinten richtig abgestützt würde, so dass sie nirgendwo wegrollen konnte. Aber es war ein Fehler. Der Impulserhaltungssatz wurde nicht berücksichtigt. Die Geschütze brachen alle Stützen und die Lafetten lockerten sich so sehr, dass das Geschütz für den Kampfeinsatz unbrauchbar wurde. Dann erkannten die Erfinder, dass die Bewegungsgesetze, wie alle Naturgesetze, nicht auf ihre eigene Weise neu gemacht werden können, sondern nur mit Hilfe der Wissenschaft – der Mechanik – „überlistet“ werden können.
Sie ließen zur Unterstützung einen relativ kleinen Öffner an der Lafette und platzierten das Kanonenrohr auf einem „Schlitten“, sodass nur ein Rohr wegrollte und nicht das gesamte Geschütz. Das Fass war mit einem Kompressorkolben verbunden, der sich in seinem Zylinder wie der Kolben einer Dampfmaschine bewegte. Aber im Zylinder einer Dampfmaschine gibt es Dampf, und in einem Pistolenkompressor gibt es Öl und eine Feder (oder Druckluft).
Beim Zurückrollen des Waffenrohrs drückt der Kolben die Feder zusammen. Zu diesem Zeitpunkt wird das Öl durch kleine Löcher im Kolben auf die andere Seite des Kolbens gedrückt. Es entsteht eine starke Reibung, die die Bewegung des Rollzylinders teilweise auffängt und ihn so langsamer und gleichmäßiger macht. Dann richtet sich die komprimierte Feder auf und bringt den Kolben und mit ihm den Waffenlauf an seinen ursprünglichen Platz zurück. Das Öl drückt auf das Ventil, öffnet es und fließt ungehindert unter den Kolben zurück. Beim Schnellfeuer bewegt sich das Geschützrohr fast ununterbrochen hin und her.
Bei einem Pistolenkompressor wird der Rückstoß durch Reibung absorbiert.
Mündungsbremse
Als die Leistung und Reichweite der Geschütze zunahm, reichte der Kompressor nicht mehr aus, um den Rückstoß zu neutralisieren. Es wurde erfunden, um ihm zu helfen Mündungsbremse.
Die Mündungsbremse ist nur kurz Stahlrohr, am Schnitt des Stammes montiert und als dessen Fortsetzung dienend. Sein Durchmesser ist größer als der Durchmesser des Laufs und beeinträchtigt daher in keiner Weise das aus dem Lauf fliegende Projektil. Am Umfang der Rohrwände sind mehrere Langlöcher eingeschnitten.
Mündungsbremse – reduziert den Rückstoß der Schusswaffe Aus dem Geschützrohr fliegende Pulvergase, die dem Projektil folgen, weichen sofort zu den Seiten aus und fallen teilweise in die Löcher der Mündungsbremse. Diese Gase treffen mit großer Kraft auf die Wände der Löcher, werden von ihnen abgestoßen und fliegen heraus, jedoch nicht nach vorne, sondern leicht schräg und nach hinten. Gleichzeitig drücken sie gegen die Wände und schieben diese und mit ihnen den gesamten Lauf der Waffe. Sie unterstützen den Brandmelder, da sie dazu neigen, den Lauf nach vorne zu rollen. Und während sie im Lauf waren, schoben sie die Waffe zurück. Die Mündungsbremse reduziert und dämpft den Rückstoß deutlich.
Andere Erfinder gingen einen anderen Weg. Anstatt zu kämpfen reaktive Bewegung des Laufs und versuchten, es zu löschen, beschlossen sie, den Rollback der Waffe wirkungsvoll zu nutzen. Diese Erfinder schufen viele Arten automatischer Waffen: Gewehre, Pistolen, Maschinengewehre und Kanonen, bei denen der Rückstoß dazu dient, die verbrauchte Patronenhülse auszuwerfen und die Waffe nachzuladen.
Raketenartillerie
Sie müssen den Rückstoß überhaupt nicht bekämpfen, aber nutzen Sie ihn: Schließlich sind Aktion und Reaktion (Rückstoß) gleichwertig, gleich an Rechten, gleich in der Größe, also lassen Sie es reaktive Wirkung von Pulvergasen Anstatt den Lauf der Waffe nach hinten zu drücken, wird das Projektil nach vorne in Richtung des Ziels gelenkt. So ist es entstanden Raketenartillerie. Darin trifft ein Gasstrahl nicht nach vorne, sondern nach hinten, wodurch im Projektil eine nach vorne gerichtete Reaktion entsteht.
Für Raketenkanone das teure und schwere Fass erweist sich als unnötig. Den Flug eines Projektils zu steuern, ist billiger und einfacher Eisenrohr. Sie können ganz auf ein Rohr verzichten und das Projektil entlang zweier Metalllatten gleiten lassen.
Vom Aufbau her ähnelt ein Raketengeschoss einer Feuerwerksrakete, ist jedoch größer. In seinem Kopfteil ist anstelle einer Komposition für eine farbige Wunderkerze eine Sprengladung mit großer Zerstörungskraft platziert. Die Mitte des Projektils ist mit Schießpulver gefüllt, das beim Verbrennen einen starken Strom heißer Gase erzeugt, der das Projektil nach vorne treibt. In diesem Fall kann die Verbrennung von Schießpulver einen erheblichen Teil der Flugzeit dauern und nicht nur die kurze Zeitspanne, während der ein gewöhnliches Projektil im Lauf einer gewöhnlichen Waffe voranschreitet. Der Schuss wird nicht von einem so lauten Geräusch begleitet.
Raketenartillerie ist nicht jünger als gewöhnliche Artillerie und vielleicht sogar älter: Alte chinesische und arabische Bücher, die vor mehr als tausend Jahren geschrieben wurden, berichten über den Kampfeinsatz von Raketen.
In Beschreibungen von Schlachten späterer Zeiten nein, nein, und es wird auch von Kampfraketen die Rede sein. Als britische Truppen Indien eroberten, versetzten indische Raketenkrieger mit ihren feuerbewehrten Pfeilen den britischen Invasoren, die ihr Heimatland versklavten, Angst und Schrecken. Für die Briten waren Strahlwaffen damals ein Novum.
Vom General erfundene Raketengranaten K. I. Konstantinov, die mutigen Verteidiger von Sewastopol in den Jahren 1854-1855, wehrten die Angriffe der englisch-französischen Truppen ab.
Rakete
Der große Vorteil gegenüber der konventionellen Artillerie – es war nicht nötig, schwere Geschütze mitzuführen – lenkte die Aufmerksamkeit der Militärführer auf die Raketenartillerie. Doch ein ebenso großer Nachteil verhinderte eine Verbesserung.
Tatsache ist, dass die Treibladung, oder wie man früher sagte, die Kraftladung, nur aus Schwarzpulver hergestellt werden konnte. Und der Umgang mit Schwarzpulver ist gefährlich. Das ist während der Produktion passiert Raketen Der Treibstoff explodierte und die Arbeiter starben. Manchmal explodierte die Rakete beim Abschuss und tötete die Kanoniere. Die Herstellung und Verwendung solcher Waffen war gefährlich. Deshalb hat es keine Verbreitung gefunden.
Die erfolgreich begonnenen Arbeiten führten jedoch nicht zum Bau eines interplanetaren Raumschiffs. Die deutschen Faschisten bereiteten einen blutigen Weltkrieg vor und entfesselten ihn.
Rakete
Die Mängel bei der Herstellung von Raketen wurden von sowjetischen Designern und Erfindern behoben. Während des Großen Vaterländischer Krieg Sie gaben unserer Armee hervorragende Raketenwaffen. Es wurden Wachmörser gebaut - „Katyusha“ und RS („Eres“) wurden erfunden – Raketen.
Rakete In puncto Qualität übertraf die sowjetische Raketenartillerie alle ausländischen Modelle und verursachte enormen Schaden bei den Feinden.
Zur Verteidigung des Vaterlandes war das sowjetische Volk gezwungen, alle Errungenschaften der Raketentechnologie in den Dienst der Verteidigung zu stellen.
In faschistischen Staaten entwickelten viele Wissenschaftler und Ingenieure bereits vor dem Krieg intensiv Projekte für unmenschliche Vernichtungswaffen und Massaker. Dies betrachteten sie als den Zweck der Wissenschaft.
Selbstfahrende Flugzeuge
Während des Krieges bauten Hitlers Ingenieure mehrere Hundert selbstfahrende Flugzeuge: V-1-Projektile und V-2-Raketen. Dabei handelte es sich um zigarrenförmige Muscheln mit einer Länge von 14 Metern und einem Durchmesser von 165 Zentimetern. Die tödliche Zigarre wog 12 Tonnen; Davon sind 9 Tonnen Treibstoff, 2 Tonnen Hüllen und 1 Tonne Sprengstoff. „V-2“ flog mit einer Geschwindigkeit von bis zu 5.500 Kilometern pro Stunde und konnte eine Höhe von 170 bis 180 Kilometern erreichen.
Diese Zerstörungsmittel unterschieden sich nicht in der Treffergenauigkeit und waren nur zum Beschießen so großer Ziele wie großer und dicht besiedelter Städte geeignet. Die deutschen Faschisten produzierten die V-2 200–300 Kilometer von London entfernt in dem Glauben, dass die Stadt groß sei – sie würde irgendwo einschlagen!
Es ist unwahrscheinlich, dass Newton sich vorstellen konnte, dass seine witzige Erfahrung und die von ihm entdeckten Bewegungsgesetze die Grundlage für Waffen bilden würden, die durch bestialische Wut auf Menschen geschaffen wurden, und dass ganze Blocks von London in Ruinen verwandelt und zu Gräbern von Menschen werden würden, die von ihnen gefangen genommen wurden Razzia der Blinden „FAU“.
Raumfahrzeug
Seit vielen Jahrhunderten hegen die Menschen den Traum, im interplanetaren Raum zu fliegen, den Mond, den geheimnisvollen Mars und die wolkige Venus zu besuchen. Zu diesem Thema wurden viele Science-Fiction-Romane, Novellen und Kurzgeschichten geschrieben. Schriftsteller schickten ihre Helden auf dressierten Schwänen in himmelhohe Entfernungen Luftballons, in Kanonengranaten oder auf andere unglaubliche Weise. Alle diese Flugmethoden basierten jedoch auf Erfindungen, die keine wissenschaftliche Unterstützung fanden. Die Menschen glaubten nur, dass sie eines Tages unseren Planeten verlassen könnten, wussten aber nicht, wie ihnen das gelingen sollte.
Wundervoller Wissenschaftler Konstantin Eduardowitsch Ziolkowski 1903 zum ersten Mal gab wissenschaftliche Grundlage Idee Raumfahrt . Er hat bewiesen, dass Menschen den Globus verlassen können und Fahrzeug Dazu dient eine Rakete, denn eine Rakete ist der einzige Motor, der für seine Bewegung keine äußere Unterstützung benötigt. Deshalb Rakete fähig, im luftleeren Raum zu fliegen.
Der Wissenschaftler Konstantin Eduardovich Tsiolkovsky hat bewiesen, dass Menschen den Globus mit einer Rakete verlassen können Vom Aufbau her soll das Raumschiff einer Rakete ähneln, nur dass sich in seinem Kopf eine Kabine für Passagiere und Instrumente befindet und der Rest des Raums von einem Vorrat an brennbarem Gemisch und einem Motor eingenommen wird.
Um dem Schiff die erforderliche Geschwindigkeit zu verleihen, ist der richtige Treibstoff erforderlich. Schießpulver und andere Sprengstoffe sind auf keinen Fall geeignet: Sie sind gefährlich, brennen zu schnell und sorgen nicht für eine dauerhafte Bewegung. K. E. Tsiolkovsky empfahl die Verwendung von flüssigem Brennstoff: Alkohol, Benzin oder verflüssigter Wasserstoff, der in einem Strom aus reinem Sauerstoff oder einem anderen Oxidationsmittel verbrannt wird. Jeder erkannte die Richtigkeit dieses Ratschlags, da er zu diesem Zeitpunkt noch nicht wusste, welcher Kraftstoff der beste war.
Die erste 16 Kilogramm schwere Rakete mit flüssigem Treibstoff wurde am 10. April 1929 in Deutschland getestet. Die Versuchsrakete hob in die Luft ab und verschwand aus dem Blickfeld, bevor der Erfinder und alle Anwesenden verfolgen konnten, wohin sie flog. Es war nicht möglich, die Rakete nach dem Experiment zu finden. Das nächste Mal beschloss der Erfinder, die Rakete zu „überlisten“ und band ein vier Kilometer langes Seil daran fest. Die Rakete hob ab und zog ihr Seilende hinter sich her. Sie zog ein zwei Kilometer langes Seil heraus, zerriss es und folgte ihrem Vorgänger in unbekannte Richtung. Und auch dieser Flüchtling konnte nicht gefunden werden.
Der Impulserhaltungssatz ist bei der Betrachtung der Strahlbewegung von großer Bedeutung.
Unter Strahlantrieb Verstehen Sie die Bewegung eines Körpers, die auftritt, wenn sich ein Teil davon mit einer bestimmten Geschwindigkeit relativ zu ihm trennt, beispielsweise wenn Verbrennungsprodukte aus einer Strahldüse strömen Flugzeug. In diesem Fall das sogenannte Reaktionskraft den Körper schieben.
Die Besonderheit der Reaktionskraft besteht darin, dass sie durch die Wechselwirkung zwischen Teilen des Systems selbst entsteht, ohne dass es zu einer Wechselwirkung mit äußeren Körpern kommt.
Während die Kraft, die beispielsweise einem Fußgänger, einem Schiff oder einem Flugzeug Beschleunigung verleiht, erst durch die Wechselwirkung dieser Körper mit dem Boden, dem Wasser oder der Luft entsteht.
Somit kann die Bewegung eines Körpers durch die Strömung eines Flüssigkeits- oder Gasstroms erreicht werden.
Jet-Bewegung in der Natur inhärent hauptsächlich lebenden Organismen, die in einer aquatischen Umgebung leben.
In der Technik Strahlantrieb Einsatz im Flusstransport (Wasserstrahltriebwerke), in der Automobilindustrie ( Rennwagen), in militärischen Angelegenheiten, Luft- und Raumfahrt.
Alle modernen Hochgeschwindigkeitsflugzeuge sind mit Strahltriebwerken ausgestattet, denn... Sie sind in der Lage, die erforderliche Fluggeschwindigkeit bereitzustellen.
IN Weltraum Es ist unmöglich, andere Triebwerke als Strahltriebwerke zu verwenden, da dort keine Unterstützung vorhanden ist, mit der eine Beschleunigung erreicht werden könnte.
Geschichte der Entwicklung der Jet-Technologie
Der Schöpfer der russischen Kampfrakete war der Artilleriewissenschaftler K.I. Konstantinow. Bei einem Gewicht von 80 kg erreichte die Flugreichweite der Konstantinov-Rakete 4 km.
Die Idee, einen Strahlantrieb in einem Flugzeug zu verwenden, das Projekt eines Strahlfluggeräts, wurde 1881 von N.I. vorgebracht. Kibaltschitsch.
Im Jahr 1903 gründete der berühmte Physiker K.E. Tsiolkovsky bewies die Möglichkeit des Fluges im interplanetaren Raum und entwickelte einen Entwurf für das erste Raketenflugzeug mit einem Flüssigtreibstoffmotor.
K.E. Tsiolkovsky entwarf einen Weltraumraketenzug, der aus einer Reihe von Raketen besteht, die abwechselnd arbeiten und abfallen, wenn der Treibstoff aufgebraucht ist.
Prinzipien von Strahltriebwerken
Die Basis jedes Strahltriebwerks ist die Brennkammer, in der bei der Verbrennung von Treibstoff Gase entstehen, die sehr stark sind hohe Temperatur und Druck auf die Kammerwände ausüben. Gase entweichen mit hoher Geschwindigkeit aus einer schmalen Raketendüse und erzeugen einen Strahlschub. Gemäß dem Impulserhaltungssatz nimmt die Rakete Geschwindigkeit in die entgegengesetzte Richtung an.
Der Impuls des Systems (Raketenverbrennungsprodukte) bleibt Null. Da die Masse der Rakete auch bei konstantem Gasdurchsatz abnimmt, erhöht sich ihre Geschwindigkeit und erreicht allmählich ihren Maximalwert.
Die Bewegung einer Rakete ist ein Beispiel für die Bewegung eines Körpers mit variabler Masse. Um seine Geschwindigkeit zu berechnen, wird das Gesetz der Impulserhaltung verwendet.
Strahltriebwerke werden in Raketentriebwerke und luftatmende Triebwerke unterteilt.
Raketentriebwerke Erhältlich mit Fest- oder Flüssigbrennstoff.
Bei Feststoffraketentriebwerken wird der Treibstoff, der sowohl Treibstoff als auch Oxidationsmittel enthält, in die Brennkammer des Triebwerks gedrückt.
IN Flüssigkeitsstrahltriebwerke, zum Laufen vorgesehen Raumschiffe Dabei werden Brennstoff und Oxidationsmittel getrennt in speziellen Tanks gelagert und über Pumpen der Brennkammer zugeführt. Sie können Kerosin, Benzin, Alkohol, flüssigen Wasserstoff usw. als Brennstoff und flüssigen Sauerstoff, Salpetersäure usw. als für die Verbrennung notwendiges Oxidationsmittel verwenden.
Moderne dreistufige Weltraumraketen werden vertikal gestartet und nach dem Durchqueren der dichten Schichten der Atmosphäre in eine bestimmte Richtung in den Flug versetzt. Jede Raketenstufe verfügt über einen eigenen Treibstofftank und Oxidationsmitteltank sowie ein eigenes Strahltriebwerk. Während der Treibstoff verbrennt, werden die verbrauchten Raketenstufen entsorgt.
Düsentriebwerke werden derzeit hauptsächlich in Flugzeugen eingesetzt. Ihr Hauptunterschied zu Raketentriebwerken besteht darin, dass das Oxidationsmittel für die Kraftstoffverbrennung Sauerstoff aus der Luft ist, die aus der Atmosphäre in das Triebwerk eindringt.
Zu den luftatmenden Motoren zählen Turbokompressormotoren mit sowohl einem Axial- als auch einem Radialkompressor.
Die Luft in solchen Motoren wird von einem Kompressor angesaugt und komprimiert, der von einer Gasturbine angetrieben wird. Die aus der Brennkammer austretenden Gase erzeugen einen reaktiven Schub und drehen den Turbinenrotor.
Bei sehr hohen Fluggeschwindigkeiten kann durch die anströmende Luft eine Verdichtung der Gase in der Brennkammer erreicht werden Luftstrom. Ein Kompressor ist nicht erforderlich.
Strahlantrieb in Natur und Technik
ZUSAMMENFASSUNG ÜBER PHYSIK
Strahlantrieb- Bewegung, die auftritt, wenn ein Teil davon mit einer bestimmten Geschwindigkeit vom Körper getrennt wird.
Reaktionskraft entsteht ohne jegliche Wechselwirkung mit äußeren Körpern.
Anwendung von Strahlantrieben in der Natur
Viele von uns sind in ihrem Leben beim Schwimmen im Meer auf Quallen gestoßen. Auf jeden Fall gibt es im Schwarzen Meer genug davon. Aber nur wenige Menschen dachten, dass Quallen auch einen Strahlantrieb nutzen, um sich fortzubewegen. Darüber hinaus bewegen sich auf diese Weise Libellenlarven und einige Arten von Meeresplankton. Und oft ist die Effizienz wirbelloser Meerestiere beim Einsatz von Jet-Antrieben viel höher als die technischer Erfindungen.
Der Strahlantrieb wird von vielen Weichtieren genutzt – Kraken, Tintenfische, Tintenfische. Beispielsweise bewegt sich eine Jakobsmuschel-Molluske aufgrund der Reaktionskraft eines Wasserstrahls, der aus der Schale geschleudert wird, während eine starke Kompression ihrer Klappen erfolgt, vorwärts.
Oktopus
Tintenfisch
Tintenfische bewegen sich wie die meisten Kopffüßer wie folgt im Wasser. Durch einen seitlichen Schlitz und einen speziellen Trichter vor dem Körper nimmt sie Wasser in die Kiemenhöhle auf und stößt dann energisch einen Wasserstrahl durch den Trichter aus. Der Tintenfisch richtet das Trichterrohr zur Seite oder nach hinten und kann sich, indem er schnell Wasser herausdrückt, in verschiedene Richtungen bewegen.
Der Salpa ist ein Meerestier mit einem durchsichtigen Körper; wenn er sich bewegt, nimmt er Wasser durch die vordere Öffnung auf, und das Wasser gelangt in einen weiten Hohlraum, in dessen Inneren sich die Kiemen diagonal erstrecken. Sobald das Tier einen großen Schluck Wasser trinkt, schließt sich das Loch. Dann ziehen sich die Längs- und Quermuskeln der Salpe zusammen, der ganze Körper zieht sich zusammen und Wasser wird durch die hintere Öffnung herausgedrückt. Die Reaktion des austretenden Strahls treibt den Salpa nach vorne.
Von größtem Interesse ist das Strahltriebwerk des Tintenfischs. Der Tintenfisch ist der größte wirbellose Bewohner der Meerestiefen. Tintenfische haben die höchste Perfektion in der Jet-Navigation erreicht. Sie haben sogar ihren eigenen Körper äußere Formen kopiert die Rakete (oder besser gesagt, die Rakete kopiert den Tintenfisch, da sie in dieser Angelegenheit unbestreitbar Vorrang hat). Bei langsamer Bewegung verwendet der Tintenfisch eine große rautenförmige Flosse, die sich regelmäßig biegt. Es verwendet ein Strahltriebwerk, um schnell zu werfen. Muskelgewebe – der Mantel umgibt den Körper der Molluske von allen Seiten; das Volumen seiner Höhle beträgt fast die Hälfte des Volumens des Tintenfischkörpers. Das Tier saugt Wasser in die Mantelhöhle, stößt dann einen scharfen Wasserstrahl durch eine schmale Düse aus und bewegt sich mit hohen Geschwindigkeitsstößen rückwärts. Gleichzeitig werden alle zehn Tentakel des Tintenfischs über seinem Kopf zu einem Knoten zusammengefasst und er nimmt eine stromlinienförmige Form an. Die Düse ist mit einem speziellen Ventil ausgestattet und kann von den Muskeln gedreht und so die Bewegungsrichtung geändert werden. Der Tintenfischmotor ist sehr sparsam und erreicht Geschwindigkeiten von bis zu 60 - 70 km/h. (Einige Forscher glauben sogar bis zu 150 km/h!) Kein Wunder, dass der Tintenfisch als „lebender Torpedo“ bezeichnet wird. Durch Biegen der gebündelten Tentakel nach rechts, links, oben oder unten dreht sich der Tintenfisch in die eine oder andere Richtung. Denn ein solches Lenkrad hat im Vergleich zum Tier selbst eine sehr große Größen, dann reicht seine leichte Bewegung aus, damit der Tintenfisch auch bei voller Geschwindigkeit einer Kollision mit einem Hindernis problemlos ausweichen kann. Eine scharfe Lenkraddrehung – und der Schwimmer stürzt hinein Rückseite. Also hat er das Ende des Trichters nach hinten gebogen und rutscht nun mit dem Kopf voran hinein. Er bog es nach rechts – und der Jetstoß warf ihn nach links. Wenn Sie jedoch schnell schwimmen müssen, ragt der Trichter immer direkt zwischen den Tentakeln hervor, und der Tintenfisch eilt mit dem Schwanz voran, genau wie ein Flusskrebs rennen würde – ein schneller Geher, der mit der Beweglichkeit eines Pferdes ausgestattet ist.
Wenn kein Grund zur Eile besteht, schwimmen Tintenfische und Tintenfische mit wellenförmigen Flossen – Miniaturwellen laufen von vorne nach hinten über sie hinweg, und das Tier gleitet anmutig, wobei es sich gelegentlich auch mit einem Wasserstrahl abstößt, der unter dem Mantel hervorgeschleudert wird. Dann sind die einzelnen Stöße, die die Molluske im Moment des Ausbruchs von Wasserstrahlen erhält, deutlich sichtbar. Einige Kopffüßer können Geschwindigkeiten von bis zu fünfundfünfzig Kilometern pro Stunde erreichen. Es scheint, dass niemand direkte Messungen durchgeführt hat, aber dies kann anhand der Geschwindigkeit und Flugreichweite fliegender Tintenfische beurteilt werden. Und es stellt sich heraus, dass Kraken in ihrer Familie solche Talente haben! Der beste Pilot unter den Weichtieren ist der Tintenfisch Stenoteuthis. Englische Seeleute nennen es Flying Squid („fliegender Tintenfisch“). Dies ist ein kleines Tier von der Größe eines Herings. Er jagt Fische mit solcher Geschwindigkeit, dass er oft aus dem Wasser springt und wie ein Pfeil über die Wasseroberfläche huscht. Er greift auf diesen Trick zurück, um sein Leben vor Raubtieren – Thunfisch und Makrele – zu retten. Nachdem der Pilot-Tintenfisch im Wasser den maximalen Strahlschub entwickelt hat, hebt er in die Luft ab und fliegt mehr als fünfzig Meter über die Wellen. Der Höhepunkt des Flugs einer lebenden Rakete liegt so hoch über dem Wasser, dass fliegende Tintenfische oft auf dem Deck von Hochseeschiffen landen. Vier bis fünf Meter sind keine Rekordhöhe, bis zu der Tintenfische in den Himmel ragen. Manchmal fliegen sie sogar noch höher.
Der englische Molluskenforscher Dr. Rees beschrieb in einem wissenschaftlichen Artikel einen Tintenfisch (nur 16 Zentimeter lang), der, nachdem er eine ganze Strecke durch die Luft geflogen war, auf die Brücke einer Yacht fiel, die fast sieben Meter über dem Wasser ragte.
Es kommt vor, dass viele fliegende Tintenfische in einer glitzernden Kaskade auf das Schiff fallen. Der antike Schriftsteller Trebius Niger erzählte einmal eine traurige Geschichte über ein Schiff, das angeblich unter der Last fliegender Tintenfische sank, die auf sein Deck fielen. Tintenfische können ohne Beschleunigung abheben.
Kraken können auch fliegen. Der französische Naturforscher Jean Verani beobachtete, wie ein gewöhnlicher Oktopus in einem Aquarium beschleunigte und plötzlich rückwärts aus dem Wasser sprang. Nachdem er einen etwa fünf Meter langen Bogen in der Luft beschrieben hatte, ließ er sich zurück ins Aquarium fallen. Beim Erhöhen der Sprunggeschwindigkeit bewegte sich der Oktopus nicht nur aufgrund Jet-Schub, aber auch mit Tentakeln gerudert.
Baggy-Oktopusse schwimmen natürlich schlechter als Tintenfische, aber in kritischen Momenten können sie eine Rekordklasse für die besten Sprinter vorweisen. Mitarbeiter des California Aquariums versuchten, einen Oktopus zu fotografieren, der eine Krabbe angreift. Der Oktopus stürmte mit solcher Geschwindigkeit auf seine Beute zu, dass der Film, selbst beim Filmen mit höchster Geschwindigkeit, immer Fett enthielt. Das bedeutet, dass der Wurf Hundertstelsekunden dauerte! Typischerweise schwimmen Oktopusse relativ langsam. Joseph Seinl, der die Wanderungen von Kraken untersuchte, berechnete: Ein Oktopus von einem halben Meter Größe schwimmt im Meer mit Durchschnittsgeschwindigkeit etwa fünfzehn Kilometer pro Stunde. Jeder aus dem Trichter geschleuderte Wasserstrahl schiebt ihn zwei bis zweieinhalb Meter vorwärts (oder besser gesagt rückwärts, da der Oktopus rückwärts schwimmt).
Strahlbewegungen sind auch in der Pflanzenwelt zu finden. Beispielsweise prallen die reifen Früchte der „verrückten Gurke“ bei der geringsten Berührung vom Stiel ab und eine klebrige Flüssigkeit mit Samen wird gewaltsam aus dem entstandenen Loch geschleudert. Die Gurke selbst fliegt bis zu 12 m in die entgegengesetzte Richtung davon.
Wenn Sie das Gesetz der Impulserhaltung kennen, können Sie Ihre eigene Bewegungsgeschwindigkeit im offenen Raum ändern. Wenn Sie in einem Boot sitzen und mehrere schwere Steine haben, werden Sie durch das Werfen von Steinen in eine bestimmte Richtung in die entgegengesetzte Richtung bewegt. Dasselbe wird im Weltraum passieren, aber dort werden dafür Düsentriebwerke eingesetzt.
Jeder weiß, dass ein Schuss aus einer Waffe von einem Rückstoß begleitet wird. Wäre das Gewicht der Kugel gleich dem Gewicht der Waffe, würden sie mit der gleichen Geschwindigkeit auseinanderfliegen. Der Rückstoß entsteht, weil die ausgestoßene Gasmasse eine Reaktionskraft erzeugt, dank derer die Bewegung sowohl in der Luft als auch im luftleeren Raum gewährleistet werden kann. Und je größer die Masse und Geschwindigkeit der strömenden Gase, desto größer ist die Rückstoßkraft, die unsere Schulter spürt, desto stärker ist die Reaktion der Waffe, desto größer ist die Reaktionskraft.
Anwendung von Strahlantrieben in der Technik
Seit vielen Jahrhunderten träumt die Menschheit von der Raumfahrt. Am meisten boten Science-Fiction-Autoren verschiedene Mittel um dieses Ziel zu erreichen. Im 17. Jahrhundert erschien eine Geschichte Französischer Schriftsteller Cyrano de Bergerac über den Flug zum Mond. Der Held dieser Geschichte erreichte den Mond in einem Eisenkarren, über den er ständig einen starken Magneten warf. Von ihm angezogen, stieg der Karren immer höher über die Erde, bis er den Mond erreichte. Und Baron Münchhausen sagte, er sei entlang einer Bohnenstange zum Mond geklettert.
Ende des ersten Jahrtausends n. Chr. erfand China den Strahlantrieb, der Raketen antreibt – mit Schießpulver gefüllte Bambusrohre, die auch als Spaß genutzt wurden. Eines der ersten Autoprojekte war ebenfalls mit einem Düsentriebwerk ausgestattet und dieses Projekt gehörte Newton
Der Autor des weltweit ersten Projekts eines Düsenflugzeugs für den menschlichen Flug war der russische Revolutionär N.I. Kibaltschitsch. Er wurde am 3. April 1881 wegen seiner Beteiligung am Attentat auf Kaiser Alexander II. hingerichtet. Er entwickelte sein Projekt im Gefängnis, nachdem er zum Tode verurteilt worden war. Kibalchich schrieb: „Während ich im Gefängnis war, wenige Tage vor meinem Tod, schreibe ich dieses Projekt. Ich glaube an die Machbarkeit meiner Idee, und dieser Glaube unterstützt mich in meiner schrecklichen Situation ... Ich werde dem Tod ruhig entgegensehen, wohl wissend, dass meine Idee nicht mit mir sterben wird.“
Die Idee, Raketen für Raumflüge einzusetzen, wurde zu Beginn dieses Jahrhunderts vom russischen Wissenschaftler Konstantin Eduardovich Tsiolkovsky vorgeschlagen. Im Jahr 1903 erschien ein Artikel des Kalugaer Gymnasiallehrers K.E. Tsiolkovsky „Erforschung von Welträumen mit reaktiven Instrumenten.“ Dieses Werk enthielt die wichtigste mathematische Gleichung für die Raumfahrt, heute bekannt als „Ziolkovsky-Formel“, die die Bewegung eines Körpers variabler Masse beschrieb. Anschließend entwickelte er einen Entwurf für ein Flüssigtreibstoff-Raketentriebwerk, schlug einen mehrstufigen Raketenentwurf vor und äußerte die Idee der Möglichkeit, ganze Weltraumstädte in einer erdnahen Umlaufbahn zu errichten. Er zeigte, dass das einzige Gerät, das die Schwerkraft überwinden kann, eine Rakete ist, d. h. ein Gerät mit einem Strahltriebwerk, das Treibstoff und Oxidationsmittel verwendet und sich am Gerät selbst befindet.
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