Реактивное движение. Значение работ К.Э. Циолковского

 Что такое реактивное движение

Тема урока тесно свя­за­на с за­ко­ном со­хра­не­ния им­пуль­са. Это «Ре­ак­тив­ное дви­же­ние». На се­го­дняш­ний день ре­ак­тив­ное дви­же­ние ши­ро­ко рас­про­стра­не­но не толь­ко среди ракет и са­мо­ле­тов, мно­гие жи­вот­ные тоже ис­поль­зу­ют ре­ак­тив­ное дви­же­ние. На­при­мер, такие мор­ские жи­вот­ные, как ось­ми­но­ги или ка­ра­ка­ти­цы, ис­поль­зу­ют как раз ре­ак­тив­ное дви­же­ние. Они на­би­ра­ют воду, потом ее под дав­ле­ни­ем из себя вы­дав­ли­ва­ют, и вот это как раз при­во­дит к тому, что они быст­ро пе­ре­ме­ща­ют­ся под водой.

Рис. 1. Ре­ак­тив­ное дви­же­ние ось­ми­но­га и ка­ра­ка­ти­цы

Опре­де­ле­ние: ре­ак­тив­ным дви­же­ни­ем на­зы­ва­ют дви­же­ние, ко­то­рое про­ис­хо­дит в ре­зуль­та­те от­де­ле­ния от тела ка­кой-ли­бо его части или, на­о­бо­рот, если к телу при­со­еди­ня­ет­ся ка­кая-ли­бо часть.

 Уравнение движения ракеты

Как свя­за­но ре­ак­тив­ное дви­же­ние с им­пуль­сом? Если мы рас­смат­ри­ва­ем тело, в ко­то­ром на­хо­дит­ся опре­де­лен­ное ко­ли­че­ство газов (имен­но за счет газов чаще всего и осу­ществ­ля­ет­ся ре­ак­тив­ное дви­же­ние в тех­ни­ке), и если эта масса газов от­де­ля­ет­ся от тела с боль­шой ско­ро­стью, то им­пульс газов будет равен им­пуль­су са­мо­го тела.

m_p^.V_p = m_r^.V_r

Со­от­вет­ствен­но, ско­рость ра­ке­ты можно опре­де­лить для дан­но­го мгно­ве­ния вре­ме­ни сле­ду­ю­щим об­ра­зом: .

 Недостатки уравнения

Важно по­ни­мать, как ско­рость газов вли­я­ет на уве­ли­че­ние ско­ро­сти обо­лоч­ки, т.е., чем боль­ше ско­рость вы­ры­ва­ю­щих­ся газов, тем боль­ше ско­рость самой обо­лоч­ки. За­ме­тим, что эта фор­му­ла за­пи­са­на для мгно­вен­но­го сго­ра­ния газов, а в ра­ке­тах не про­ис­хо­дит та­ко­го – топ­ли­во сго­ра­ет по­сте­пен­но.

Ре­ак­тив­ное дви­же­ние бы­ва­ет двух видов. Ре­ак­тив­ное дви­же­ние само по себе ха­рак­тер­но для ракет в кос­мо­се. Ра­ке­ты ле­та­ют во всех сре­дах, в том числе и в ва­ку­у­ме, и дело в том, что дви­же­ние ракет обес­пе­чи­ва­ет­ся на­ли­чи­ем топ­ли­ва и окис­ли­те­ля для него внут­ри самой ра­ке­ты.

Воз­душ­но-ре­ак­тив­ное дви­же­ние – вто­рой вид ре­ак­тив­но­го дви­же­ния, ха­рак­тер­ный для ре­ак­тив­ных са­мо­ле­тов. В этом слу­чае ни­ка­кой окис­ли­тель не нужен, по­то­му что са­мо­лет летит в воз­душ­ном про­стран­стве и, дви­га­ясь с боль­шой ско­ро­стью, про­ка­чи­ва­ет через себя боль­шое ко­ли­че­ство воз­ду­ха (кис­ло­ро­да), ко­то­рый и окис­ля­ет топ­ли­во, дает боль­шую тем­пе­ра­ту­ру сго­ра­ния. Об­ра­зу­ют­ся газы, ко­то­рые за­став­ля­ют дви­гать­ся са­мо­лет впе­ред.

Чтобы пе­ре­ме­щать­ся в про­стран­стве, необ­хо­ди­мо по­сто­ян­но уве­ли­чи­вать массу го­рю­че­го. Так, на­при­мер, чтобы со­здать такую ра­ке­ту, ко­то­рая пре­одо­ле­ла бы силу при­тя­же­ния Солн­ца, по­тре­бу­ет­ся масса топ­ли­ва в 55 раз боль­ше, чем масса самой ра­ке­ты.

 Устройство ракеты

Если го­во­рить об устрой­стве ра­ке­ты, важно по­ни­мать, что все ра­ке­ты стро­ят­ся по од­но­му и тому же прин­ци­пу. Во-пер­вых, это го­лов­ная часть. При­бор­ный отсек. Вто­рая часть – бак с топ­ли­вом и окис­ли­тель. При сме­ши­ва­нии этих двух ча­стей про­ис­хо­дит воз­го­ра­ние, сго­ра­ние топ­ли­ва. Далее идут на­со­сы обя­за­тель­но, и обя­за­тель­но сопло. Форма сопла, того места, от­ку­да вы­ры­ва­ют­ся газы, имеет зна­че­ние. Ока­зы­ва­ет­ся, из­ме­не­ние формы поз­во­ля­ет из­ме­нять ско­рость дви­же­ния.

Рис. 2. Устрой­ство ра­ке­ты