El uso de la propulsión a chorro en la naturaleza Muchos de nosotros en nuestra vida nos hemos encontrado nadando en el mar con medusas. Pero pocas personas pensaron que las medusas también usan propulsión a chorro para moverse. Y, a menudo, la eficiencia de los invertebrados marinos cuando utilizan la propulsión a chorro es mucho mayor que la de los inventos tecnológicos.
Sepia La sepia, como la mayoría de los cefalópodos, se mueve en el agua de la siguiente manera. Ella toma agua en la cavidad branquial a través de una hendidura lateral y un embudo especial en frente del cuerpo, y luego arroja vigorosamente un chorro de agua a través del embudo. La sepia dirige el tubo del embudo hacia un lado o hacia atrás y, exprimiendo rápidamente el agua, puede moverse en diferentes direcciones.
Calamar El calamar es el habitante invertebrado más grande de las profundidades del océano. Se mueve de acuerdo con el principio de propulsión a chorro, absorbiendo agua y luego empujándola con gran fuerza a través de un orificio especial, un "embudo", y a alta velocidad (alrededor de 70 km / h) retrocede en sacudidas. En este caso, los diez tentáculos del calamar se recogen en un nudo por encima de la cabeza y adquiere una forma aerodinámica.
Calamar volador Es un animal pequeño del tamaño de un arenque. Persigue a los peces con tanta rapidez que a menudo salta fuera del agua y se precipita sobre la superficie como una flecha. Habiendo desarrollado el máximo empuje del chorro en el agua, el calamar piloto despega en el aire y vuela sobre las olas durante más de cincuenta metros. El apogeo del vuelo de un cohete viviente se encuentra tan alto sobre el agua que los calamares voladores a menudo caen sobre las cubiertas de los barcos que navegan por el océano. Cuatro o cinco metros no es una altura récord a la que los calamares se elevan hacia el cielo. A veces vuelan incluso más alto.
Pulpo Los pulpos también pueden volar. El naturalista francés Jean Verany vio a un pulpo ordinario acelerar en un acuario y de repente saltar fuera del agua hacia atrás. Describiendo en el aire un arco de unos cinco metros de largo, se dejó caer de nuevo en el acuario. Ganando velocidad para un salto, el pulpo se movió no solo debido al empuje del chorro, sino que también remó con tentáculos.
Pepino loco En los países del sur (y aquí también en la costa del Mar Negro) crece una planta llamada "pepino loco". Uno solo tiene que tocar ligeramente la fruta madura, similar a un pepino, ya que rebota en el tallo, y el líquido con semillas sale volando de la fruta a una velocidad de hasta 10 m / s a través del orificio formado. Dispara a un pepino loco (de lo contrario, se llama "pistola de dama") a más de 12 m.
Propulsión a Chorro en la naturaleza y la tecnología
RESUMEN DE FÍSICA
Propulsión a Chorro- el movimiento que se produce cuando una parte del mismo se separa del cuerpo a una determinada velocidad.
La fuerza reactiva surge sin ninguna interacción con cuerpos externos.
Aplicación de la propulsión a chorro en la naturaleza.
Muchos de nosotros en nuestra vida nos hemos encontrado nadando en el mar con medusas. En cualquier caso, hay suficientes en el Mar Negro. Pero pocas personas pensaron que las medusas también usan propulsión a chorro para moverse. Además, así es como se mueven las larvas de libélula y algunos tipos de plancton marino. Y, a menudo, la eficiencia de los invertebrados marinos cuando utilizan la propulsión a chorro es mucho mayor que la de los inventos técnicos.
Muchos moluscos utilizan la propulsión a chorro: pulpos, calamares, sepias. Por ejemplo, un molusco vieira se mueve hacia adelante debido a la fuerza reactiva de un chorro de agua expulsado de la concha durante una fuerte compresión de sus valvas.
Pulpo
Calamar
La sepia, como la mayoría de los cefalópodos, se mueve en el agua de la siguiente manera. Ella toma agua en la cavidad branquial a través de una hendidura lateral y un embudo especial en frente del cuerpo, y luego arroja vigorosamente un chorro de agua a través del embudo. La sepia dirige el tubo del embudo hacia un lado o hacia atrás y, exprimiendo rápidamente el agua, puede moverse en diferentes direcciones.
La salpa es un animal marino de cuerpo transparente, al moverse toma agua por la abertura frontal, y el agua entra en una amplia cavidad, dentro de la cual se extienden las branquias en forma diagonal. Tan pronto como el animal toma un gran sorbo de agua, el agujero se cierra. Luego, los músculos longitudinales y transversales de la salpa se contraen, todo el cuerpo se contrae y el agua sale por la abertura trasera. La reacción del chorro que sale empuja la salpa hacia adelante.
De mayor interés es el motor a reacción de calamar. El calamar es el habitante invertebrado más grande de las profundidades del océano. Los calamares han alcanzado el más alto nivel de excelencia en la navegación a reacción. Incluso tienen sus propios cuerpos. formas externas copia la rúcula (o mejor, la rúcula copia al calamar, ya que tiene una prioridad indiscutible en este asunto). Cuando se mueve lentamente, el calamar usa una gran aleta en forma de diamante, que se dobla periódicamente. Para un lanzamiento rápido, usa un motor a reacción. Tejido muscular: el manto rodea el cuerpo del molusco por todos lados, el volumen de su cavidad es casi la mitad del volumen del cuerpo del calamar. El animal succiona agua en la cavidad del manto y luego expulsa abruptamente un chorro de agua a través de una boquilla estrecha y se mueve hacia atrás a gran velocidad. En este caso, los diez tentáculos de calamar se juntan en un nudo sobre la cabeza y adquieren una forma aerodinámica. La boquilla está equipada con una válvula especial y los músculos pueden girarla, cambiando la dirección del movimiento. El motor de calamar es muy económico, puede alcanzar velocidades de hasta 60 - 70 km / h. (¡Algunos investigadores creen que incluso hasta 150 km / h!) No en vano, el calamar se llama "torpedo viviente". Doblando los tentáculos doblados en un paquete hacia la derecha, izquierda, arriba o abajo, el calamar gira en una dirección u otra. Dado que dicho volante es muy grande en comparación con el propio animal, su ligero movimiento es suficiente para que el calamar, incluso a toda velocidad, esquive fácilmente una colisión con un obstáculo. Un giro brusco del volante, y el nadador corre en la dirección opuesta. Ahora ha doblado el extremo del embudo hacia atrás y ahora se desliza de cabeza. Lo arqueó hacia la derecha, y el empuje del jet lo arrojó hacia la izquierda. Pero cuando necesitas nadar rápido, el embudo siempre sobresale justo entre los tentáculos, y el calamar se precipita con la cola hacia adelante, como lo haría un cáncer, un corredor dotado de la agilidad de un caballo.
Si no hay necesidad de apresurarse, los calamares y las sepias nadan, ondulando sus aletas: las olas en miniatura los atraviesan de adelante hacia atrás, y el animal se desliza con gracia, empujándose ocasionalmente también con un chorro de agua arrojado desde debajo del manto. Entonces son claramente visibles los choques individuales que recibe el molusco en el momento de la erupción de los chorros de agua. Algunos cefalópodos pueden alcanzar velocidades de hasta cincuenta y cinco kilómetros por hora. Nadie parece haber hecho mediciones directas, pero esto se puede juzgar por la velocidad y el alcance de los calamares voladores. ¡Y resulta que hay talentos en los parientes de los pulpos! El mejor piloto entre los moluscos es el calamar stenoteuthis. Los marineros ingleses lo llaman - calamar volador ("calamar volador"). Este es un animal pequeño del tamaño de un arenque. Persigue a los peces con tanta rapidez que a menudo salta fuera del agua y se precipita sobre la superficie como una flecha. También recurre a este truco para salvar su vida de los depredadores: el atún y la caballa. Habiendo desarrollado el máximo empuje del chorro en el agua, el calamar piloto despega en el aire y vuela sobre las olas durante más de cincuenta metros. El apogeo del vuelo de un cohete viviente se encuentra tan alto sobre el agua que los calamares voladores a menudo caen sobre las cubiertas de los barcos que navegan por el océano. Cuatro o cinco metros no es una altura récord a la que los calamares se elevan hacia el cielo. A veces vuelan incluso más alto.
El investigador inglés de mariscos, el Dr. Rees, describió en un artículo científico un calamar (de solo 16 centímetros de largo) que, después de haber volado una buena distancia por el aire, cayó sobre el puente del yate, que se elevaba casi siete metros sobre el agua.
Sucede que muchos calamares voladores caen sobre el barco en una cascada brillante. El antiguo escritor Trebius Niger contó una vez una triste historia sobre un barco que supuestamente incluso se hundió bajo el peso de los calamares voladores que cayeron sobre su cubierta. Los calamares pueden despegar sin aceleración.
Los pulpos también pueden volar. El naturalista francés Jean Verany vio a un pulpo ordinario acelerar en un acuario y de repente saltar fuera del agua hacia atrás. Describiendo en el aire un arco de unos cinco metros de largo, se dejó caer de nuevo en el acuario. Ganando velocidad para un salto, el pulpo se movió no solo debido al empuje del chorro, sino que también remó con tentáculos.
Los pulpos holgados nadan, por supuesto, peor que los calamares, pero en momentos críticos pueden mostrar una clase récord para los mejores velocistas. El personal del Acuario de California intentó fotografiar a un pulpo atacando a un cangrejo. El pulpo se abalanzó sobre la presa con tal velocidad que en la película, incluso cuando se filmaba a las velocidades más altas, siempre había lubricantes. Entonces, ¡el lanzamiento duró centésimas de segundo! Por lo general, los pulpos nadan relativamente lento. Joseph Signl, que estudió la migración del pulpo, calculó que un pulpo de medio metro nada por el mar a una velocidad media de unos quince kilómetros por hora. Cada chorro de agua que sale del embudo lo empuja hacia adelante (o más bien hacia atrás, como el pulpo nada hacia atrás) de dos a dos metros y medio.
El movimiento de chorro también se puede encontrar en el mundo de las plantas. Por ejemplo, los frutos maduros del "pepino loco" al menor toque rebotan en el tallo, y un líquido pegajoso con semillas es expulsado con fuerza por el orificio formado. El propio pepino vuela en dirección opuesta hasta 12 m.
Conociendo la ley de conservación del impulso, puede cambiar su propia velocidad de movimiento en espacios abiertos. Si estás en un bote y tienes algunas rocas pesadas, arrojar rocas en cierta dirección te moverá en la dirección opuesta. Lo mismo ocurrirá en el espacio exterior, pero para ello se utilizan motores a reacción.
Todo el mundo sabe que un disparo de un arma va acompañado de un retroceso. Si el peso de la bala fuera igual al peso del arma, volarían separados a la misma velocidad. El retroceso se produce porque la masa de gases desechados crea una fuerza reactiva, por lo que se puede garantizar el movimiento tanto en el aire como en el espacio sin aire. Y cuanto mayor sea la masa y la velocidad de los gases que salen, mayor será la fuerza de retroceso que sentimos en nuestro hombro, mayor será la reacción del arma, mayor será la fuerza reactiva.
El uso de la propulsión a chorro en la tecnología.
Durante muchos siglos, la humanidad ha soñado con vuelos espaciales. Los escritores de ciencia ficción han propuesto una variedad de medios para lograr este objetivo. En el siglo XVII, apareció una historia del escritor francés Cyrano de Bergerac sobre un vuelo a la luna. El héroe de esta historia llegó a la luna en un vagón de hierro, sobre el cual lanzaba constantemente un fuerte imán. Atraído por él, el carro se elevó más y más alto sobre la Tierra hasta llegar a la Luna. Y el barón Munchausen dijo que subió a la luna en el tallo de un frijol.
A finales del primer milenio de nuestra era, se inventó en China la propulsión a chorro, que impulsaba los cohetes -tubos de bambú llenos de pólvora, que también se usaban como diversión. Uno de los primeros proyectos de automóviles también fue con un motor a reacción y este proyecto pertenecía a Newton.
El autor del primer proyecto del mundo de un avión a reacción diseñado para el vuelo humano fue el revolucionario ruso N.I. Kibalchich. Fue ejecutado el 3 de abril de 1881 por participar en el intento de asesinato del emperador Alejandro II. Desarrolló su proyecto en prisión después de la sentencia de muerte. Kibalchich escribió: “Mientras estoy en prisión, unos días antes de mi muerte, estoy escribiendo este proyecto. Creo en la viabilidad de mi idea, y esta creencia me apoya en mi terrible posición... Enfrentaré la muerte con calma, sabiendo que mi idea no morirá conmigo.
La idea de utilizar cohetes para vuelos espaciales fue propuesta a principios de nuestro siglo por el científico ruso Konstantin Eduardovich Tsiolkovsky. En 1903, un artículo de un maestro del gimnasio Kaluga K.E. Tsiolkovsky "Investigación de espacios mundiales por dispositivos de chorro". Este trabajo contenía la ecuación matemática más importante para la astronáutica, ahora conocida como la "fórmula de Tsiolkovsky", que describía el movimiento de un cuerpo de masa variable. Posteriormente, desarrolló un esquema para un motor de cohete de combustible líquido, propuso un diseño de cohete de múltiples etapas y expresó la idea de la posibilidad de crear ciudades espaciales enteras en una órbita cercana a la Tierra. Demostró que el único aparato capaz de vencer la gravedad es un cohete, es decir, un aparato con un motor a reacción que usa combustible y un comburente ubicado en el propio aparato.
motor a reacción- se trata de un motor que convierte la energía química del combustible en energía cinética del chorro de gas, mientras que el motor adquiere velocidad en sentido contrario.
La idea de K.E. Tsiolkovsky fue llevada a cabo por científicos soviéticos bajo la dirección del académico Sergei Pavlovich Korolev. El primer satélite terrestre artificial de la historia fue lanzado por un cohete en la Unión Soviética el 4 de octubre de 1957.
El principio de la propulsión a chorro encuentra una amplia aplicación práctica en la aviación y la astronáutica. En el espacio exterior no existe un medio con el que el cuerpo pueda interactuar y, por lo tanto, cambiar la dirección y el módulo de su velocidad, por lo tanto, solo los motores a reacción pueden usarse para vuelos espaciales. aviones, es decir, cohetes.
dispositivo cohete
El movimiento de los cohetes se basa en la ley de conservación de la cantidad de movimiento. Si en algún momento se lanza un cuerpo desde el cohete, adquirirá el mismo impulso, pero dirigido en la dirección opuesta.
En cualquier cohete, independientemente de su diseño, siempre hay un caparazón y combustible con un oxidante. El armazón del cohete incluye una carga útil (en este caso, una nave espacial), un compartimiento de instrumentos y un motor (cámara de combustión, bombas, etc.).
La masa principal del cohete es combustible con un oxidante (el oxidante es necesario para mantener el combustible encendido, ya que no hay oxígeno en el espacio).
El combustible y el oxidante se bombean a la cámara de combustión. El combustible, al arder, se convierte en un gas de alta temperatura y alta presión. Debido a la gran diferencia de presión en la cámara de combustión y en el espacio exterior, los gases de la cámara de combustión se precipitan en un poderoso chorro a través de una campana de forma especial, llamada boquilla. El propósito de la boquilla es aumentar la velocidad del chorro.
Antes del lanzamiento del cohete, su impulso cero. Como resultado de la interacción del gas en la cámara de combustión y todas las demás partes del cohete, el gas que escapa por la tobera recibe algún impulso. Entonces el cohete es un sistema cerrado y su cantidad de movimiento total debe ser igual a cero después del lanzamiento. Por lo tanto, el caparazón del cohete, lo que sea que haya en él, recibe un impulso igual en valor absoluto al impulso del gas, pero de dirección opuesta.
La parte más masiva del cohete, diseñada para lanzar y acelerar todo el cohete, se denomina primera etapa. Cuando la primera etapa masiva de un cohete de etapas múltiples agota todas las reservas de combustible durante la aceleración, se separa. La segunda etapa, menos masiva, continúa con la aceleración adicional y, a la velocidad alcanzada previamente con la ayuda de la primera etapa, agrega algo más de velocidad y luego se separa. La tercera etapa continúa aumentando su velocidad al valor requerido y entrega la carga útil en órbita.
La primera persona en volar en el espacio exterior fue un ciudadano. Unión Soviética Yuri Alekseyevich Gagarin. 12 de abril de 1961 Dio la vuelta al mundo en la nave satélite Vostok
Los cohetes soviéticos fueron los primeros en llegar a la Luna, dieron la vuelta a la Luna y fotografiaron su lado invisible desde la Tierra, fueron los primeros en llegar al planeta Venus y llevaron instrumentos científicos a su superficie. En 1986, dos naves espaciales soviéticas "Vega-1" y "Vega-2" estudiaron de cerca al cometa Halley, acercándose al Sol una vez cada 76 años.
Sistemas. Técnica ejercicio físico. resultado objetivo movimientos no depende... Poderes curativos naturaleza Poderes curativos naturaleza tener un impacto significativo... una combinación de fuerzas de inercia, reactivo y contracciones musculares concentradas...
Propulsión a chorro en la naturaleza y la tecnología.
RESUMEN DE FÍSICA
Movimiento a chorro: el movimiento que ocurre cuando una parte del mismo se separa del cuerpo a cierta velocidad.
La fuerza reactiva surge sin ninguna interacción con cuerpos externos.
Aplicación de la propulsión a chorro en la naturaleza.
Muchos de nosotros en nuestra vida nos hemos encontrado nadando en el mar con medusas. En cualquier caso, hay suficientes en el Mar Negro. Pero pocas personas pensaron que las medusas también usan propulsión a chorro para moverse. Además, así es como se mueven las larvas de libélula y algunos tipos de plancton marino. Y, a menudo, la eficiencia de los invertebrados marinos cuando utilizan la propulsión a chorro es mucho mayor que la de los inventos técnicos.
Muchos moluscos utilizan la propulsión a chorro: pulpos, calamares, sepias. Por ejemplo, un molusco vieira se mueve hacia adelante debido a la fuerza reactiva de un chorro de agua expulsado de la concha durante una fuerte compresión de sus valvas.
Pulpo
Calamar
La sepia, como la mayoría de los cefalópodos, se mueve en el agua de la siguiente manera. Ella toma agua en la cavidad branquial a través de una hendidura lateral y un embudo especial en frente del cuerpo, y luego arroja vigorosamente un chorro de agua a través del embudo. La sepia dirige el tubo del embudo hacia un lado o hacia atrás y, exprimiendo rápidamente el agua, puede moverse en diferentes direcciones.
La salpa es un animal marino de cuerpo transparente, al moverse toma agua por la abertura frontal, y el agua entra en una amplia cavidad, dentro de la cual se extienden las branquias en forma diagonal. Tan pronto como el animal toma un gran sorbo de agua, el agujero se cierra. Luego, los músculos longitudinales y transversales de la salpa se contraen, todo el cuerpo se contrae y el agua sale por la abertura trasera. La reacción del chorro que sale empuja la salpa hacia adelante.
De mayor interés es el motor a reacción de calamar. El calamar es el habitante invertebrado más grande de las profundidades del océano. Los calamares han alcanzado el más alto nivel de excelencia en la navegación a reacción. Incluso tienen un cuerpo con sus formas externas que imita un cohete (o, mejor dicho, un cohete copia un calamar, ya que tiene una prioridad indiscutible en este asunto). Cuando se mueve lentamente, el calamar usa una gran aleta en forma de diamante, que se dobla periódicamente. Para un lanzamiento rápido, usa un motor a reacción. Tejido muscular: el manto rodea el cuerpo del molusco por todos lados, el volumen de su cavidad es casi la mitad del volumen del cuerpo del calamar. El animal succiona agua en la cavidad del manto y luego expulsa abruptamente un chorro de agua a través de una boquilla estrecha y se mueve hacia atrás a gran velocidad. En este caso, los diez tentáculos de calamar se juntan en un nudo sobre la cabeza y adquieren una forma aerodinámica. La boquilla está equipada con una válvula especial y los músculos pueden girarla, cambiando la dirección del movimiento. El motor de calamar es muy económico, puede alcanzar velocidades de hasta 60 - 70 km / h. (¡Algunos investigadores creen que incluso hasta 150 km / h!) No en vano, el calamar se llama "torpedo viviente". Doblando los tentáculos doblados en un paquete hacia la derecha, izquierda, arriba o abajo, el calamar gira en una dirección u otra. Dado que dicho volante es muy grande en comparación con el propio animal, su ligero movimiento es suficiente para que el calamar, incluso a toda velocidad, esquive fácilmente una colisión con un obstáculo. Un giro brusco del volante, y el nadador corre en la dirección opuesta. Ahora ha doblado el extremo del embudo hacia atrás y ahora se desliza de cabeza. Lo arqueó hacia la derecha, y el empuje del jet lo arrojó hacia la izquierda. Pero cuando necesitas nadar rápido, el embudo siempre sobresale justo entre los tentáculos, y el calamar se precipita con la cola hacia adelante, como lo haría un cáncer, un corredor dotado de la agilidad de un caballo.
Si no hay necesidad de apresurarse, los calamares y las sepias nadan, ondulando sus aletas: las olas en miniatura los atraviesan de adelante hacia atrás, y el animal se desliza con gracia, empujándose ocasionalmente también con un chorro de agua arrojado desde debajo del manto. Entonces son claramente visibles los choques individuales que recibe el molusco en el momento de la erupción de los chorros de agua. Algunos cefalópodos pueden alcanzar velocidades de hasta cincuenta y cinco kilómetros por hora. Nadie parece haber hecho mediciones directas, pero esto se puede juzgar por la velocidad y el alcance de los calamares voladores. ¡Y resulta que hay talentos en los parientes de los pulpos! El mejor piloto entre los moluscos es el calamar stenoteuthis. Los marineros ingleses lo llaman - calamar volador ("calamar volador"). Este es un animal pequeño del tamaño de un arenque. Persigue a los peces con tanta rapidez que a menudo salta fuera del agua y se precipita sobre la superficie como una flecha. También recurre a este truco para salvar su vida de los depredadores: el atún y la caballa. Habiendo desarrollado el máximo empuje del chorro en el agua, el calamar piloto despega en el aire y vuela sobre las olas durante más de cincuenta metros. El apogeo del vuelo de un cohete viviente se encuentra tan alto sobre el agua que los calamares voladores a menudo caen sobre las cubiertas de los barcos que navegan por el océano. Cuatro o cinco metros no es una altura récord a la que los calamares se elevan hacia el cielo. A veces vuelan incluso más alto.
El investigador inglés de mariscos, el Dr. Rees, describió en un artículo científico un calamar (de solo 16 centímetros de largo) que, después de haber volado una buena distancia por el aire, cayó sobre el puente del yate, que se elevaba casi siete metros sobre el agua.
Sucede que muchos calamares voladores caen sobre el barco en una cascada brillante. El antiguo escritor Trebius Niger contó una vez una triste historia sobre un barco que supuestamente incluso se hundió bajo el peso de los calamares voladores que cayeron sobre su cubierta. Los calamares pueden despegar sin aceleración.
Los pulpos también pueden volar. El naturalista francés Jean Verany vio a un pulpo ordinario acelerar en un acuario y de repente saltar fuera del agua hacia atrás. Describiendo en el aire un arco de unos cinco metros de largo, se dejó caer de nuevo en el acuario. Ganando velocidad para un salto, el pulpo se movió no solo debido al empuje del chorro, sino también remando con tentáculos.
Los pulpos holgados nadan, por supuesto, peor que los calamares, pero en momentos críticos pueden mostrar una clase récord para los mejores velocistas. El personal del Acuario de California intentó fotografiar a un pulpo atacando a un cangrejo. El pulpo se abalanzó sobre la presa con tal velocidad que en la película, incluso cuando se filmaba a las velocidades más altas, siempre había lubricantes. Entonces, ¡el lanzamiento duró centésimas de segundo! Por lo general, los pulpos nadan relativamente lento. Joseph Signl, que estudió la migración del pulpo, calculó que un pulpo de medio metro nada por el mar a una velocidad media de unos quince kilómetros por hora. Cada chorro de agua que sale del embudo lo empuja hacia adelante (o más bien hacia atrás, como el pulpo nada hacia atrás) de dos a dos metros y medio.
El movimiento de chorro también se puede encontrar en el mundo de las plantas. Por ejemplo, los frutos maduros del "pepino loco" al menor toque rebotan en el tallo, y un líquido pegajoso con semillas es expulsado con fuerza por el orificio formado. El propio pepino vuela en dirección opuesta hasta 12 m.
Conociendo la ley de conservación del impulso, puede cambiar su propia velocidad de movimiento en espacios abiertos. Si estás en un bote y tienes algunas rocas pesadas, arrojar rocas en cierta dirección te moverá en la dirección opuesta. Lo mismo ocurrirá en el espacio exterior, pero para ello se utilizan motores a reacción.
Todo el mundo sabe que un disparo de un arma va acompañado de un retroceso. Si el peso de la bala fuera igual al peso del arma, volarían separados a la misma velocidad. El retroceso se produce porque la masa de gases desechados crea una fuerza reactiva, por lo que se puede garantizar el movimiento tanto en el aire como en el espacio sin aire. Y cuanto mayor sea la masa y la velocidad de los gases que salen, mayor será la fuerza de retroceso que sentimos en nuestro hombro, mayor será la reacción del arma, mayor será la fuerza reactiva.
El uso de la propulsión a chorro en la tecnología.
Durante muchos siglos, la humanidad ha soñado con vuelos espaciales. Los escritores de ciencia ficción han propuesto una variedad de medios para lograr este objetivo. En el siglo XVII, apareció una historia del escritor francés Cyrano de Bergerac sobre un vuelo a la luna. El héroe de esta historia llegó a la luna en un vagón de hierro, sobre el cual lanzaba constantemente un fuerte imán. Atraído por él, el carro se elevó más y más alto sobre la Tierra hasta llegar a la Luna. Y el barón Munchausen dijo que subió a la luna en el tallo de un frijol.
A finales del primer milenio de nuestra era, se inventó en China la propulsión a chorro, que impulsaba los cohetes -tubos de bambú llenos de pólvora, que también se usaban como diversión. Uno de los primeros proyectos de automóviles también fue con un motor a reacción y este proyecto pertenecía a Newton.
El autor del primer proyecto del mundo de un avión a reacción diseñado para el vuelo humano fue el revolucionario ruso N.I. Kibalchich. Fue ejecutado el 3 de abril de 1881 por participar en el intento de asesinato del emperador Alejandro II. Desarrolló su proyecto en prisión después de la sentencia de muerte. Kibalchich escribió: “Mientras estoy en prisión, unos días antes de mi muerte, estoy escribiendo este proyecto. Creo en la viabilidad de mi idea, y esta creencia me apoya en mi terrible posición... Enfrentaré la muerte con calma, sabiendo que mi idea no morirá conmigo.
La idea de utilizar cohetes para vuelos espaciales fue propuesta a principios de nuestro siglo por el científico ruso Konstantin Eduardovich Tsiolkovsky. En 1903, un artículo de un maestro del gimnasio Kaluga K.E. Tsiolkovsky "Investigación de espacios mundiales por dispositivos de chorro". Este trabajo contenía la ecuación matemática más importante para la astronáutica, ahora conocida como la "fórmula de Tsiolkovsky", que describía el movimiento de un cuerpo de masa variable. Más tarde, desarrolló un esquema motor de cohete sobre combustible líquido, propuso un diseño de cohete de varias etapas, expresó la idea de la posibilidad de crear ciudades espaciales enteras en una órbita cercana a la Tierra. Demostró que el único aparato capaz de vencer la gravedad es un cohete, es decir, un aparato con un motor a reacción que usa combustible y un comburente ubicado en el propio aparato.
Un motor a reacción es un motor que convierte la energía química del combustible en la energía cinética de un avión a reacción de gas, mientras que el motor adquiere velocidad en sentido contrario.
La idea de K.E. Tsiolkovsky fue llevada a cabo por científicos soviéticos bajo la dirección del académico Sergei Pavlovich Korolev. El primer satélite terrestre artificial de la historia fue lanzado por un cohete en la Unión Soviética el 4 de octubre de 1957.
El principio de la propulsión a chorro encuentra una amplia aplicación práctica en la aviación y la astronáutica. En el espacio exterior no existe un medio con el que el cuerpo pueda interactuar y, por lo tanto, cambiar la dirección y el módulo de su velocidad; por lo tanto, solo los aviones a reacción, es decir, los cohetes, pueden usarse para vuelos espaciales.
dispositivo cohete
El movimiento de los cohetes se basa en la ley de conservación de la cantidad de movimiento. Si en algún momento se lanza un cuerpo desde el cohete, adquirirá el mismo impulso, pero dirigido en la dirección opuesta.
En cualquier cohete, independientemente de su diseño, siempre hay un caparazón y combustible con un oxidante. El caparazón del cohete incluye una carga útil (en este caso se trata de una nave espacial), compartimento de instrumentos y motor (cámara de combustión, bombas, etc.).
La masa principal del cohete es combustible con un oxidante (el oxidante es necesario para mantener el combustible encendido, ya que no hay oxígeno en el espacio).
El combustible y el oxidante se bombean a la cámara de combustión. El combustible, al arder, se convierte en un gas de alta temperatura y alta presión. Debido a la gran diferencia de presión en la cámara de combustión y en el espacio exterior, los gases de la cámara de combustión se precipitan en un poderoso chorro a través de una campana de forma especial, llamada boquilla. El propósito de la boquilla es aumentar la velocidad del chorro.
Antes de que se lance un cohete, su impulso es cero. Como resultado de la interacción del gas en la cámara de combustión y todas las demás partes del cohete, el gas que escapa por la tobera recibe algún impulso. Entonces el cohete es un sistema cerrado y su cantidad de movimiento total debe ser igual a cero después del lanzamiento. Por lo tanto, el caparazón del cohete, lo que sea que haya en él, recibe un impulso igual en valor absoluto al impulso del gas, pero de dirección opuesta.
La parte más masiva del cohete, diseñada para lanzar y acelerar todo el cohete, se denomina primera etapa. Cuando la primera etapa masiva de un cohete de etapas múltiples agota todas las reservas de combustible durante la aceleración, se separa. La segunda etapa, menos masiva, continúa con la aceleración adicional y, a la velocidad alcanzada previamente con la ayuda de la primera etapa, agrega algo más de velocidad y luego se separa. La tercera etapa continúa aumentando su velocidad al valor requerido y entrega la carga útil en órbita.
La primera persona en volar al espacio exterior fue Yuri Alekseevich Gagarin, ciudadano de la Unión Soviética. 12 de abril de 1961 Dio la vuelta al mundo en la nave satélite Vostok
Los cohetes soviéticos fueron los primeros en llegar a la Luna, dieron la vuelta a la Luna y fotografiaron su lado invisible desde la Tierra, fueron los primeros en llegar al planeta Venus y llevaron instrumentos científicos a su superficie. En 1986, dos naves espaciales soviéticas "Vega-1" y "Vega-2" estudiaron de cerca al cometa Halley, acercándose al Sol una vez cada 76 años.
En el mejor de los casos, requieren corrección..." R. Feynman Even breve reseña La historia del desarrollo de la tecnología muestra el hecho sorprendente del desarrollo como una avalancha de la ciencia y la tecnología modernas en la escala de la historia de toda la humanidad. Si la transición del hombre de las herramientas de piedra al metal tomó alrededor de 2 millones de años; mejora de la rueda de una de madera maciza a una rueda con buje, ...
Que se pierde en la noche de los tiempos, fue, es y será siempre el foco de la ciencia y la cultura doméstica: y siempre estará abierto en el movimiento cultural y científico a todo el mundo ". * "Moscú en la historia de la ciencia y la tecnología" - este es el nombre proyecto de investigación(Jefe S.S. Ilizarov), realizado por el Instituto de Historia de las Ciencias Naturales y la Tecnología. SI Vavilova academia rusa Ciencias con el apoyo de...
Los resultados de sus muchos años de trabajo en varios campos de la óptica física. Sentó las bases para una nueva dirección en la óptica, que el científico llamó microóptica. Vavilov prestó gran atención a las cuestiones de la filosofía de las ciencias naturales y la historia de la ciencia. Se le atribuye el desarrollo, publicación y promoción del patrimonio científico de M. V. Lomonosov, V. V. Petrov y L. Euler. El científico encabezó la Comisión sobre la historia de...
La lógica de la naturaleza es la lógica más accesible y útil para los niños.
Konstantin Dmítrievich Ushinsky(03/03/1823–03/01/1871) - Profesor ruso, fundador de la pedagogía científica en Rusia.
BIOFÍSICA: PROMOCIÓN DE JET EN LA NATURALEZA VIVA
Sugiero a los lectores de las páginas verdes que investiguen el fascinante mundo de la biofisica y conoce las principales principios de la propulsión a chorro en la vida silvestre. El programa de hoy: esquinero de medusas- la medusa más grande del Mar Negro, vieiras, emprendedor larva de libélula, delicioso calamar con su inigualable motor a reacción y maravillosas ilustraciones del biólogo soviético y pintor de animales Kondakov Nikolái Nikoláyevich.
Según el principio de propulsión a chorro en la vida salvaje, se mueven una serie de animales, por ejemplo, medusas, vieiras, larvas de libélula balancín, calamares, pulpos, sepias... Conozcamos mejor algunos de ellos ;-)
Jet manera de mover medusas
¡Las medusas son uno de los depredadores más antiguos y numerosos de nuestro planeta! El cuerpo de una medusa es 98% agua y está compuesto en gran parte por tejido conectivo acuoso. mesoglea funcionando como un esqueleto. La base de la mesoglea es la proteína colágeno. El cuerpo gelatinoso y transparente de una medusa tiene forma de campana o paraguas (de unos pocos milímetros de diámetro hasta 2,5m). La mayoría de las medusas se mueven forma reactiva empujando el agua fuera de la cavidad del paraguas.
Medusa Cornerota(Rhizostomae), un desprendimiento de celenterados de la clase scyphoid. Medusa ( hasta 65cm de diámetro) carecen de tentáculos marginales. Los bordes de la boca se alargan en lóbulos orales con numerosos pliegues que crecen juntos para formar muchas aberturas orales secundarias. Tocar los lóbulos de la boca puede causar quemaduras dolorosas debido a la acción de las células urticantes. Unas 80 especies; Viven principalmente en aguas tropicales, con menos frecuencia en mares templados. En Rusia - 2 tipos: Rhizostoma pulmonar común en los mares Negro y Azov, Rhopilema asamushi encontrado en el Mar de Japón.
Jet escape vieiras almejas
Vieiras de marisco, por lo general descansando tranquilamente en el fondo, cuando su principal enemigo se les acerca, un depredador deliciosamente lento, pero extremadamente insidioso. estrella de mar- Apriete bruscamente las válvulas de su caparazón, empujando el agua con fuerza. Así usando principio de propulsión a chorro, flotan hacia arriba y, sin dejar de abrir y cerrar el caparazón, pueden nadar una distancia considerable. Si por alguna razón la vieira no tiene tiempo de escaparse con su vuelo en jet, la estrella de mar lo agarra con sus manos, abre el caparazón y come...
Vieira(Pecten), un género de invertebrados marinos en la clase de bivalvos (Bivalvia). La concha de vieira está redondeada con un borde de bisagra recto. Su superficie está cubierta de nervaduras radiales que divergen desde la parte superior. Las válvulas de la concha están cerradas por un músculo fuerte. Pecten maximus, Flexopecten glaber viven en el Mar Negro; en el Mar de Japón y el Mar de Okhotsk - Mizuhopecten yessoensis ( hasta 17cm en diámetro).
Bomba de chorro de libélula basculante
temperamento larvas de libélula, o ceniza(Aeshna sp.) no menos depredadora que sus parientes aladas. Durante dos, ya veces cuatro años, ella vive en el reino submarino, se arrastra por el fondo rocoso, rastreando a pequeños habitantes acuáticos, y con mucho gusto incluye renacuajos de gran calibre y alevines en su dieta. En momentos de peligro, la larva de la libélula balancín despega y se sacude hacia adelante, impulsada por el trabajo de un maravilloso bomba de inyección. Al tomar agua en el intestino posterior y luego arrojarla abruptamente, la larva salta hacia adelante, impulsada por la fuerza de retroceso. Así usando principio de propulsión a chorro, la larva de la libélula balancín se esconde de la amenaza que la persigue con tirones y tirones confiados.
Impulsos reactivos de la "autopista" nerviosa de los calamares
En todos los casos anteriores (principios de propulsión a chorro de medusas, vieiras, larvas de libélula balancín), los choques y sacudidas están separados entre sí por intervalos de tiempo significativos, por lo que no se logra una alta velocidad de movimiento. Para aumentar la velocidad de movimiento, en otras palabras, número de impulsos reactivos por unidad de tiempo, necesario aumento de la conducción nerviosa que excitan la contracción muscular, al servicio de un motor a reacción vivo. Una conductividad tan grande es posible con un gran diámetro del nervio.
Se sabe que los calamares tienen las fibras nerviosas más grandes del reino animal. En promedio, alcanzan 1 mm de diámetro, 50 veces más grandes que la mayoría de los mamíferos, y conducen la excitación a una velocidad 25 m/s. Y un calamar de tres metros dosidico(él vive en la costa de Chile) el grosor de los nervios es fantásticamente grande - 18mm. ¡Nervios tan gruesos como cuerdas! Las señales del cerebro, los agentes causantes de las contracciones, corren a lo largo de la nerviosa "autopista" del calamar a la velocidad de un automóvil. 90 km/h.
Gracias al calamar, la investigación sobre la actividad vital de los nervios ha avanzado rápidamente desde principios del siglo XX. "Y quien sabe, escribe el naturalista británico Frank Lane, tal vez ahora hay gente que le debe al calamar que su sistema nervioso está en un estado normal..."
La velocidad y maniobrabilidad del calamar también se explica por la excelente formas hidrodinámicas cuerpo animal, porque calamar y apodado "torpedo vivo".
calamares(Teuthoidea), un suborden de cefalópodos del orden de los decápodos. El tamaño suele ser de 0,25-0,5 m, pero algunas especies son los invertebrados mas grandes(calamares del género Architeuthis alcanzan 18 metros, incluida la longitud de los tentáculos).
El cuerpo de los calamares es alargado, puntiagudo en la parte posterior, en forma de torpedo, lo que determina la alta velocidad de su movimiento como en el agua ( hasta 70 km/h), y en el aire (los calamares pueden saltar fuera del agua a una altura hasta 7 metros).
Motor a reacción de calamar
Propulsión a Chorro, ahora utilizado en torpedos, aviones, cohetes y proyectiles espaciales, también es característico cefalópodos - pulpo, sepia, calamar. De mayor interés para los técnicos y biofísicos es motor a reacción de calamar. Fíjate qué fácil es costo mínimo material, la naturaleza resolvió esta tarea compleja y aún insuperable ;-)
En esencia, el calamar tiene dos motores fundamentalmente diferentes ( arroz. 1a). Cuando se mueve lentamente, utiliza una gran aleta en forma de diamante, que se dobla periódicamente en forma de onda viajera a lo largo del cuerpo. El calamar usa un motor a reacción para lanzarse rápidamente.. La base de este motor es el manto - tejido muscular. Rodea el cuerpo del molusco por todos lados, representa casi la mitad del volumen de su cuerpo y forma una especie de depósito: cavidad del manto - la "cámara de combustión" de un cohete vivo en el que se succiona periódicamente el agua. La cavidad del manto contiene las branquias y órganos internos calamar ( arroz. 1b).
Con una forma de chorro de natación el animal succiona agua a través de la fisura del manto abierta de par en par hacia la cavidad del manto desde la capa límite. El espacio del manto se "abrocha" firmemente con "gemelos de botón" especiales después de que la "cámara de combustión" de un motor vivo se llena con agua de mar. La brecha del manto se encuentra cerca de la mitad del cuerpo del calamar, donde tiene el mayor grosor. La fuerza que provoca el movimiento del animal se crea al expulsar un chorro de agua a través de un estrecho embudo, que se encuentra en la superficie abdominal del calamar. Este embudo, o sifón, - "boquilla" de un motor a reacción vivo.
La "boquilla" del motor está equipada con una válvula especial. y los músculos pueden girarlo. Cambiando el ángulo de instalación del embudo-boquilla ( arroz. 1c), el calamar nada igualmente bien tanto hacia adelante como hacia atrás (si nada hacia atrás, el embudo se extiende a lo largo del cuerpo, y la válvula se presiona contra su pared y no interfiere con el chorro de agua que fluye desde la cavidad del manto; cuando el calamar necesita para avanzar, el extremo libre del embudo se alarga un poco y se dobla en el plano vertical, su salida se pliega y la válvula adopta una posición doblada). Los empujes de los chorros y la succión de agua en la cavidad del manto se suceden uno tras otro con una velocidad imperceptible, y el calamar se dispara a través del azul del océano como un cohete.
Calamar y su motor a reacción - figura 1
1a) calamar - torpedo vivo; 1b) motor a reacción de calamar; 1c) la posición de la boquilla y su válvula cuando el calamar se mueve hacia adelante y hacia atrás.
El animal gasta fracciones de segundo en la toma de agua y su expulsión. Al succionar agua en la cavidad del manto en la parte de popa del cuerpo durante los períodos de movimiento lento por inercia, el calamar realiza la succión de la capa límite, evitando así la separación del flujo durante el flujo inestable. Al aumentar las porciones de agua expulsada y aumentar la contracción del manto, el calamar aumenta fácilmente la velocidad de movimiento.
El motor a reacción de calamar es muy económico., para que pueda alcanzar la velocidad 70 km/h; algunos investigadores creen que incluso 150 km/h!
Los ingenieros ya han creado motor similar al motor a reacción de calamar: Este cañón de agua operando con un motor convencional de gasolina o diesel. Por qué motor a reacción de calamar todavía atrae la atención de los ingenieros y es objeto de cuidadosas investigaciones por parte de los biofísicos? Para trabajos bajo el agua es conveniente disponer de un aparato que funcione sin acceso al aire atmosférico. La búsqueda creativa de los ingenieros está dirigida a crear un diseño. motor hidrorreactor, similar chorro de aire…
Basado en grandes libros:
"Biofísica en las lecciones de física" Cecilia Bunimovna Katz,
y "Primates del mar" Igor Ivánovich Akimushkina
Kondakov Nikolái Nikoláyevich (1908–1999) – biólogo soviético, pintor de animales, candidato de ciencias biológicas. Su principal contribución a la ciencia biológica fueron sus dibujos de varios representantes de la fauna. Estas ilustraciones se han incluido en muchas publicaciones, como Gran Enciclopedia Soviética, Libro Rojo de la URSS, en atlas de animales y material didáctico.
Akimushkin Igor Ivánovich (01.05.1929–01.01.1993) – biólogo soviético, escritor - divulgador de la biología, autor de libros de divulgación científica sobre la vida animal. Laureado del premio "Conocimiento" de la All-Union Society. Miembro de la Unión de Escritores de la URSS. La publicación más famosa de Igor Akimushkin es un libro de seis volúmenes. "Mundo animal".
Los materiales de este artículo serán útiles para aplicar no solo en lecciones de física y biología sino también en actividades extraescolares.
Material biofísico es sumamente beneficioso para movilizar la atención de los estudiantes, para convertir formulaciones abstractas en algo concreto y cercano, afectando no sólo la esfera intelectual, sino también la emocional.
Literatura:
§ Katz Ts.B. Biofísica en las lecciones de física.
§ § Akimushkin II. primates del mar
Moscú: editorial "Pensamiento", 1974
§ Tarasov L. V. Física en la naturaleza
Moscú: editorial de la Ilustración, 1988
HE HECHO EL TRABAJO:
ESTUDIANTE 10 CL
SADOV DMITRY
Propulsión a Chorro- el movimiento que se produce cuando una parte del mismo se separa del cuerpo a una determinada velocidad.
La fuerza reactiva surge sin ninguna interacción con cuerpos externos.
El uso de la propulsión a chorro en la tecnología.
La idea de utilizar cohetes para vuelos espaciales fue propuesta a principios de nuestro siglo por el científico ruso Konstantin Eduardovich Tsiolkovsky. En 1903, apareció impreso un artículo de un maestro del gimnasio Kaluga "El estudio de los espacios del mundo con dispositivos de chorro". Este trabajo contenía la ecuación matemática más importante para la astronáutica, ahora conocida como la "fórmula de Tsiolkovsky", que describía el movimiento de un cuerpo de masa variable. Posteriormente, desarrolló un esquema para un motor de cohete de combustible líquido, propuso un diseño de cohete de múltiples etapas y expresó la idea de la posibilidad de crear ciudades espaciales enteras en una órbita cercana a la Tierra. Mostró que el único aparato capaz de vencer la gravedad es un cohete, es decir, un aparato con un motor a reacción que utiliza combustible y un oxidante ubicado en el propio aparato.
motor a reacción- se trata de un motor que convierte la energía química del combustible en energía cinética del chorro de gas, mientras que el motor adquiere velocidad en sentido contrario.
La idea fue implementada por científicos soviéticos bajo la dirección del académico Sergei Pavlovich Korolev. El primer satélite terrestre artificial de la historia fue lanzado por un cohete en la Unión Soviética el 4 de octubre de 1957.
El principio de la propulsión a chorro encuentra una amplia aplicación práctica en la aviación y la astronáutica. En el espacio exterior no existe un medio con el que el cuerpo pueda interactuar y, por lo tanto, cambiar la dirección y el módulo de su velocidad; por lo tanto, solo los aviones a reacción, es decir, los cohetes, pueden usarse para vuelos espaciales.
dispositivo cohete
El movimiento de los cohetes se basa en la ley de conservación de la cantidad de movimiento. Si en algún momento se lanza un cuerpo desde el cohete, adquirirá el mismo impulso, pero dirigido en la dirección opuesta.
https://pandia.ru/text/80/073/images/image004_6.jpg" ancho="172 altura=184" altura="184">
Pulpo
Calamar
Medusa
La sepia, como la mayoría de los cefalópodos, se mueve en el agua de la siguiente manera. Ella toma agua en la cavidad branquial a través de una hendidura lateral y un embudo especial en frente del cuerpo, y luego arroja vigorosamente un chorro de agua a través del embudo. La sepia dirige el tubo del embudo hacia un lado o hacia atrás y, exprimiendo rápidamente el agua, puede moverse en diferentes direcciones.
De mayor interés es el motor a reacción de calamar. El calamar es el habitante invertebrado más grande de las profundidades del océano. Los calamares han alcanzado el más alto nivel de excelencia en la navegación a reacción. Incluso tienen un cuerpo con sus formas externas que imita un cohete (o, mejor dicho, un cohete copia un calamar, ya que tiene una prioridad indiscutible en este asunto). Cuando se mueve lentamente, el calamar usa una gran aleta en forma de diamante, que se dobla periódicamente. Para un lanzamiento rápido, usa un motor a reacción. Tejido muscular: el manto rodea el cuerpo del molusco por todos lados, el volumen de su cavidad es casi la mitad del volumen del cuerpo del calamar. El animal succiona agua en la cavidad del manto y luego expulsa abruptamente un chorro de agua a través de una boquilla estrecha y se mueve hacia atrás a gran velocidad. En este caso, los diez tentáculos de calamar se juntan en un nudo sobre la cabeza y adquieren una forma aerodinámica. La boquilla está equipada con una válvula especial y los músculos pueden girarla, cambiando la dirección del movimiento. El motor de calamar es muy económico, puede alcanzar velocidades de hasta 60 - 70 km / h. (¡Algunos investigadores creen que incluso hasta 150 km / h!) No en vano, el calamar se llama "torpedo viviente". Doblando los tentáculos doblados en un paquete hacia la derecha, izquierda, arriba o abajo, el calamar gira en una dirección u otra.
El movimiento de chorro también se puede encontrar en el mundo de las plantas. Por ejemplo, los frutos maduros del "pepino loco" al menor toque rebotan en el tallo, y un líquido pegajoso con semillas es expulsado con fuerza por el orificio formado. El propio pepino vuela en dirección opuesta hasta 12 m.
Conociendo la ley de conservación del impulso, puede cambiar su propia velocidad de movimiento en espacios abiertos. Si estás en un bote y tienes algunas rocas pesadas, arrojar rocas en cierta dirección te moverá en la dirección opuesta. Lo mismo ocurrirá en el espacio exterior, pero para ello se utilizan motores a reacción.
Todo el mundo sabe que un disparo de un arma va acompañado de un retroceso. Si el peso de la bala fuera igual al peso del arma, volarían separados a la misma velocidad. El retroceso se produce porque la masa de gases desechados crea una fuerza reactiva, por lo que se puede garantizar el movimiento tanto en el aire como en el espacio sin aire. Y cuanto mayor sea la masa y la velocidad de los gases que salen, mayor será la fuerza de retroceso que sentimos en nuestro hombro, mayor será la reacción del arma, mayor será la fuerza reactiva.