В 1738 г. швейцарский ученый Данииил Бернулли вывел , названный его именем. Согласно этому при возрастании скорости потока жидкости или газа статическое давление в них падает и наоборот, при снижении скорости – возрастает.
В 1904 году ученый Н.Е. Жуковский разработал теорему о подъемной силе, действующей на тело, обтекаемое плоскопараллельным потоком газа или жидкости. Согласно этой теореме, на тело (крыло), находящееся в движущейся жидкостной или газовой среде, действует подъемная сила, которой зависит от параметров среды и тела. Главным результатом работы Жуковского стала коэффициента подъемной силы.
Подъемная сила
Профиль крыла несимметричен, верхняя его часть является более выпуклой, чем нижняя. При движении самолета скорость воздушного потока, проходящего сверху крыла, оказывается выше скорости потока, проходящего снизу. В результате этого (по теореме Бернулли) давление воздуха под крылом самолета становится выше давления над крылом. Вследствие разности этих давлений возникает подъемная сила (Y), толкающая крыло вверх. Ее значение равно:
Y = Cy*p*V²*S/2, где:
- Cy – коэффициент подъемной силы;
- p – плотность среды (воздуха) в кг/м³;
- S – площадь в м²;
- V – скорость потока в м/с.
Под действием разных сил
На , движущийся в воздушном пространстве, несколько сил:
- сила тяги двигателя (винтового или реактивного), толкающая самолет вперед;
- лобовое сопротивление, направленное назад;
- сила притяжения Земли (вес самолета), устремленная вниз;
- подъемная сила, толкающая самолет вверх.
Значение подъемной силы и лобового сопротивления зависит от формы крыла, угла атаки (угла, под которым поток встречает крыло) и от плотности воздушного потока. Последняя в свою очередь зависит от скорости и от атмосферного давления воздуха.
При разгоне самолета и увеличении его скорости, подъемная сила возрастает. Как только она превышает вес самолета, он взлетает вверх. При горизонтальном движении самолета с постоянной скоростью все силы являются уравновешенными, их результирующая (суммарная сила) равна нулю.
Форма крыла подбирается такой, чтобы лобовое сопротивление было как можно меньше, а подъемная сила – как можно больше. Подъемную силу можно увеличивать, повышая скорость движения и площадь крыльев. Чем выше скорость движения, тем меньшей может быть площадь крыльев и наоборот.
Видео по теме
Теорема Н.Е. Жуковского известна также под именем теоремы Кутта-Жуковского. Это вызвано тем, что параллельно с русским ученым исследованиями по изучению подъемной силы занимался и немецкий ученый Мартин Кутт.
О существовании подъемной силы ученые и исследователи знали и до открытия теоремы Жуковского. Однако ее природа объяснялась по иному – как следствие ударения о тело частиц воздуха по теории Ньютона. С учетом этого была даже разработана формула расчета подъемной силы, однако ее применение давало заниженное значение подъемной силы.
Источники:
- Гидродинамика и аэродинамика. Подъемная сила крыла и полет самолета.
- почему летают самолеты
Почти сразу после своего появления ракеты стали использоваться в военном деле. Эволюция в военном ракетостроении привела к появлению мощнейших комплексов, оснащенных ракетами сверхдальнего радиуса действия. В России одними из наиболее эффективных являются ракетные комплексы класса «Тополь».
«Тополь» и «Тополь-М» представляют собой ракетные комплексы стратегического назначения, в которых входят межконтинентальные баллистические ракеты 15Ж58 и 15Ж65 соответственно. Ракеты обоих комплексов имеют по три ступени с твердотопливными двигателями и боевые части, оснащенные ядерными зарядами. Комплекс «Тополь» существует только в подвижном, а «Тополь-М» как в подвижном, так и стационарном (шахтное базирование) вариантах.
Работа ракет комплексов «Тополь» и «Тополь-М» с их запуска. До этого момента ракеты находятся в герметичных транспортно-пусковых контейнерах, исключающих их повреждение, а также случайное загрязнение окружающей среды радиоактивными материалами. Перед пуском ракет подвижных комплексов транспортно-пусковые переводятся в вертикальное положение. При шахтном базировании этого не требуется. Запуск ракет комплексов класса «Тополь» осуществляется путем «минометного старта» - ракета выбрасывается из контейнера пороховым давления, после чего начинается ее разгон двигателями.
Траектория полета ракеты делится на три участка: активный, и атмосферный. На активном участке производится набор скорости и вывод боевой части за пределы атмосферы. В этой фазе последовательно отрабатывают двигатели всех ступеней (после выгорания топлива ступень отделяется). Также на данном этапе ракета осуществляет интенсивное маневрирование для уклонения от противоракет и точного выхода на траекторию. На ракетах комплекса «Тополь» управление курсом осуществляется с помощью решетчатых аэродинамических рулей, установленных на первой ступени. Все ступени ракет «Тополь-М» оснащены поворотными соплами, за счет которых и производится маневрирование.
В начале участка траектории от последней ступени ракеты отделяется головная часть. Она производит маневрирование для затруднения перехвата, нацеливание для максимально точного , а также разбрасывание ложных целей для противодействия системам противоракетной обороны. Для этого головная часть ракет «Тополь» имеет одну двигательную установку. В головных частях ракет комплексов «Тополь-М» содержится несколько десятков корректирующих двигателей, множество активных и ложных целей.
В заключительной фазе от головных частей ракет отделяются боевые блоки. Головная часть , засоряя пространство осколками, которые также выступают в качестве ложных целей. Начинается атмосферный участок траектории. Боевые блоки входят в атмосферу и через 60-100 секунд взрываются в непосредственной близости от целей.
Один из самых привлекательных, хоть и дорогих видов воздушного транспорта – вертолет, которому, в отличие от самолета, не нужна длинная взлетно-посадочная полоса. Частные вертолеты становятся частыми гостями в российском небе, однако перед тем, как садиться за штурвал, необходимо научиться управлять этой сложной машиной.
Инструкция
Чтобы научиться управлять вертолетом хотя бы на уровне пилота-любителя, необходимо прослушать курс теоретических лекций, включающий лекции об аэродинамике, навигационных методиках, знакомство с принципом полета и устройством вертолета. Естественно, не обойтись и без практических занятий. Согласно авиационным правилам, для получения свидетельства пилота-любителя государственного образца нужно иметь 42 летных часа. Такое свидетельство даст вам право управлять вертолетом для собственных нужд, то есть работать пилотом по найму будет нельзя. Свидетельство выдается сроком на два года, по окончании которых его можно продлить, сдав зачеты в квалификационной комиссии.
В России достаточно много организаций имеют лицензии, позволяющие проводить обучение пилотов гражданской авиации. Помимо университетов и институтов, готовящих пилотов для авиаперевозок, обучением занимаются различные авиационные клубы. Например, в Москве есть 5 авиационных клубов и фирм, в которых можно пройти курсы для получения свидетельства пилота. Продолжительность курса составляет порядка четырех месяцев. Подготовка ведется по одному типу вертолета, а чтобы переучиться на другой, потребуется еще около 15-20 учебных часов.
К сожалению, научиться управлять вертолетом – довольно дорогое удовольствие. В зависимости от уровня организации, стоимость полного курса может варьироваться от 500 тысяч рублей до миллиона. Львиную долю этой суммы будет составлять оплата летных часов. Впрочем, за такие деньги некоторые фирмы предоставляют ряд дополнительных услуг, вплоть до заказа инструктора с вертолетом «на дом». Также в этих организациях можно приобрести вертолеты в личное пользование или взять в аренду.
Порой кажется, что время летит быстрее, чем есть на самом деле. Причем, с возрастом это ощущение все усиливается. С самим течением времени все в порядке: стрелки на часах не стали вращаться быстрее, все дело в вашем восприятии.
Счастливые часов не наблюдают
Вы встретились со старым другом в кафе и не успели обсудить и половину из того, что хотели, как уже наступил поздний вечер и пора расходиться по домам. На долгожданном концерте группа, казалось бы, исполнила всего пару композиций, а уже начинает собирать инструменты. Вы пригласили близких на свой день рождения. Прозвучало лишь несколько тостов, а люди уже встают из-за стола. Хорошее настроение ускоряет время. Переживая радостные моменты, люди настолько увлечены происходящим, что не смотрят на часы, не испытывают скуки, а наслаждаются происходящим. Время проходит просто незаметно, ведь вам было не до слежки за ним.
Зловредная рутина
Специалисты заметили забавный эффект: для человека, чьи дни обделены яркими красками и наполнены рутиной, время течет довольно медленно. Такие люди, сидя на рабочем месте, могут зевать, регулярно поглядывая на часы и с нетерпением дожидаться, когда же стрелки покажут шесть, и можно будет пойти домой. Дома они, занимаясь уборкой или готовкой, мечтают о том, чтобы все доделать и поскорее лечь спать. Кажется, что их дни растягиваются, однако позже, когда они будут вспоминать прожитый год, им будет казаться, что тот пролетел в одно мгновение. Причина именно в монотонной жизни и отсутствии важных событий и сильных эмоций: памяти не за что уцепиться, и все дни сливаются в общую серую массу.
Время, вперед!
Многие люди подмечают, что скорость времени для них меняется в зависимости от их возраста. В детстве месяцы тянулись по-черепашьи медленно. Казалось, что четверть никогда не закончится, а три месяца летних каникул были целой жизнью, за которую можно успеть сделать столько всего интересного. С возрастом время шло все быстрее: не успеет начаться декабрь, как приходит Новый Год, отпуск пролетал на одном дыхании, дети вырастали незаметно. Ученые считают, что у таких изменений в скорости течения времени могут быть две причины. Существует версия, что на это влияет так называемый эффект пропорциональности, ведь для десятилетнего ребенка один год – это 10% его жизни, а вот для пятидесятилетнего человека – всего 2%.
Вторая причина кроется в том, что для ребенка каждый день насыщен событиями. Он познает мир, многое для него в новинку, события зачастую вызывают сильные эмоции, в то время как накопленный опыт делает переживания менее интенсивными. Из-за этой разницы в восприятии складывается впечатление, что время для детей и взрослых течет с разной скоростью.
Любая МБР, «Тополь-М» в том числе, имеет скорость в пределах от 6 до 7,9 км/с. Максимальное расстояние, на котором «Тополь-М» может поражать цели, 11 000 км. Склонение и предельную скорость МБР определяют в момент старта, они зависят от заданной цели.
Американская ПРО против «Тополя-М»
Когда генерал-лейтенант Армии США объявил, что первые испытания ракеты-перехватчика, двигатель которой использует кинетическую энергию, завершены, и их планируется взять на вооружение лишь в следующем десятилетии, В.В. Путин прокомментировал это. Он отметил, что данные комплексы ПРО весьма интересны, только эффективны лишь для объектов, которые движутся по баллистической траектории. Для МБР эти перехватчики что есть, что нет.
Летные испытания «Тополь-М» закончились в 2005 году. РВСН уже получили на вооружение грунтовые подвижные ракетные комплексы. США стараются разместить свои средства перехвата как можно ближе к границам РФ. Они считают, что ракеты нужно фиксировать в момент старта и уничтожать еще до того, как отделится боевой блок.
«Тополь-М» имеет три твердотопливных маршевых двигателя, благодаря им он намного быстрее, чем его предшественники, набирает скорость, а это делает его гораздо менее уязвимым. При этом данная МБР может маневрировать не только в горизонтальной плоскости, но и в вертикальной, поэтому ее полет абсолютно непредсказуем.
Что такое «Тополь-М»
Современная МБР «Тополь-М» оснащена маневрирующим гиперзвуковым ядерным блоком. У этой крылатой ракеты прямоточный воздушно-реактивный двигатель, который способен разогнать ее до сверхзвуковой скорости. На следующем этапе включается маршевый двигатель, который обеспечивает МБР крейсерский полет, скорость выше скорости звука в 4 или 5 раз. Когда-то США отказались от разработки подобных ракет, сочтя их слишком дорогими.
Россия прекратила разработку сверхскоростных ракет в 1992 году, но вскоре ее возобновила. Когда пресса обсуждала запуск этой ракеты, то особое внимание было обращено на несвойственное поведение боеголовки с точки зрения законов баллистики. Тогда было высказано предположение, что она оснащена дополнительными двигателями, которые позволяют боеголовке непредсказуемо маневрировать в атмосфере при очень высокой скорости.
Направление полета, как в горизонтальной плоскости, так и в вертикальной менялось очень легко, при этом аппарат не разрушался. Для того чтобы уничтожить такую МБР, необходимо точно рассчитать траекторию ее полета, но сделать это невозможно. Таким образом, благодаря огромной скорости и маневренности «Тополь-М» способен легко обходить современные системы ПРО, даже те, которые сегодня у США только в разработке.
От принятых на вооружение баллистических ракет «Тополь-М» отличается тем, что траекторию полета он может менять самостоятельно, причем в самый последний момент. Ее также можно перенацелить и над вражеской территорией.
У МБР «Тополь-М» боеголовку можно сделать разделяющейся, несущей три заряда, которые будут поражать цели через 100 км после точки разделения. Части боезаряда отделяются через 30-40 секунд. Ни одна разведывательная система не способна зафиксировать ни боевых блоков, ни момента их разделения.
Сразу после запуска в 1957 году в СССР первого искусственного спутника Земли моделисты во всем мире стали строить стендовые модели ракет. Такая модель не летает, а просто украшает интерьер помещения, в котором установлена.
Чтобы вырваться за пределы земной атмосферы, ракетам требуется огромное количество энергии. При сгорании ракетного топлива образуется поток горячих газов, вырывающийся наружу через реактивное сопло. В результате возникает сила, толкающая ракету вперед — так же как воздух, вырывающийся из воздушного шарика, заставляет его лететь в противоположном направлении.
«Спейс Шаттл» для выхода на околоземную орбиту использует сразу две ракеты. Когда корабль оказывается в космосе, ракеты-носители и главный топливный бак отсоединяются и падают обратно на Землю.
«Шаттл» выводит на орбиту спутники, проводит различные научные эксперименты. На обратном пути он планирует и приземляется, как обычный самолет.
- Топливные баки содержат около двух миллионов литров (около полумиллиона галлонов) ракетного топлива.
- Парашюты замедляют скорость падения ракетных ускорителей на Землю после их отсоединения.
- Экипаж “Шаттла” может состоять из семи человек.
- Ракетный ускоритель
- Грузовой отсек
- Спутник
- Шасси
Что такое спутник?
Спутником называется любое тело, вращающееся вокруг планеты. Луна — спутник Земли Точно так же спутником Земли становится вышедший на ее орбиту космический аппарат. Искусственные спутники Земли находят самое разнообразное применение. Метеорологические спутники фотографируют облачный покров Земли, что помогает ученым предсказывать погоду. Астрономические спутники передают на землю информацию о звездах и планетах Спутники связи ретранслируют по всему миру телефонные разговоры и телевизионные передачи.
На рисунке слева — сделанная спутником фотография бури, которая только что миновала Великобританию и приближается к Скандинавии.
Вы это знали?
Когда астрономы смотрят на звезды, они видят многие из них такими, какими они были тысячи или даже миллионы лет назад. Некоторые из этих звезд, возможно, давно уже не существуют. Свет звезд идет к Земле так долго потому, что расстояние до них невероятно велико.
Космос - это таинственное и максимально неблагоприятное пространство. Тем не менее Циолковский считал, что будущее человечества заключается именно в космосе. Нет никаких оснований спорить с этим великим ученым. Космос - это безграничные перспективы для развития всей человеческой цивилизации и расширения жизненного пространства. Кроме того, он скрывает в себе ответы на многие вопросы. Сегодня человек активно использует космическое пространство. И от того, как взлетают ракеты, зависит наше будущее. Не менее важно и понимание людьми этого процесса.
Космическая гонка
Не так давно две могучие сверхдержавы находились в состоянии холодной войны. Это было похоже на бесконечное состязание. Многие этот промежуток времени предпочитают описывать как обычную гонку вооружений, но это совершенно не так. Это гонка науки. Именно ей мы обязаны многими гаджетами и благами цивилизации, к которым так привыкли.
Космическая гонка была лишь одним из важнейших элементов холодной войны. Всего за несколько десятилетий человек перешел от обычных атмосферных полетов к высадке на Луне. Это невероятный прогресс, если сравнивать с другими достижениями. В то прекрасное время люди думали, что освоение Марса — это куда более близкая и реальная задача, чем примирение СССР и США. Именно тогда люди были максимально увлечены космосом. Практически каждый студент или школьник понимал, как взлетает ракета. Это не было сложным знанием, наоборот. Такая информация была простой и очень интересной. Астрономия приобрела чрезвычайную важность среди других наук. В те годы никто и сказать не мог, что Земля плоская. Доступное образование повсеместно ликвидировало невежество. Однако те времена давно прошли, и сегодня все совсем не так.
Декаданс
С распадом СССР закончилась и конкуренция. Пропал повод для сверхфинансирования космических программ. Многие перспективные и прорывные проекты так и не были реализованы. Время стремления к звездам сменилось настоящим декадансом. Что, как известно, обозначает упадок, регресс и определенную степень деградации. Для того чтобы понять это, не нужно быть гением. Достаточно обратить внимание на медиасети. Секта плоской земли активно ведет свою пропаганду. Люди не знают элементарных вещей. В Российской Федерации астрономия и вовсе не преподается в школах. Если подойти к прохожему и поинтересоваться, как взлетают ракеты, он не ответит на этот простой вопрос.
Люди даже не знают о том, по какой траектории ракеты летают. В таких условиях нет и смысла спрашивать про орбитальную механику. Отсутствие должного образования, "Голливуд" и видеоигры - все это создало ложное представление о космосе как таковом и о полетах к звездам.
Это не вертикальный полет
Земля не плоская, и это неоспоримый факт. Земля даже не шар, ведь она немного сплюснута по полюсам. Как взлетают ракеты в таких условиях? Поэтапно, в несколько стадий и не вертикально.
Самое большое заблуждение нашего времени состоит в том, что ракеты взлетают вертикально. Это совсем не так. Такая схема выхода на орбиту возможна, но очень неэффективна. Ракетное топливо заканчивается очень быстро. Иногда - менее чем за 10 минут. Для такого взлета попросту не хватит топлива. Современные ракеты взлетают вертикально только на начальном этапе полета. Затем автоматика начинает давать ракете небольшой крен. Причем чем выше высота полета, тем заметнее угол крена космической ракеты. Так, апогей и перигей орбиты формируются сбалансированно. Таким образом достигается максимально комфортное соотношение между эффективностью и расходом топлива. Орбита получается близкой к идеальному кругу. Идеальной же она не будет никогда.
Если ракета взлетает вертикально вверх, получится невероятно огромный апогей. Топливо закончится раньше, чем появится перигей. Иными словами, ракета не только не вылетит на орбиту, но и из-за нехватки топлива полетит по параболе обратно на планету.
В основе всего - двигатель
Любое тело не способно двигаться само по себе. Должно быть что-то, что заставляет его это делать. В данном случае это ракетный двигатель. Ракета, взлетая в космос, не теряет своей способности двигаться. Для многих это непонятно, ведь в вакууме реакция горения невозможна. Ответ максимально прост: немного иной.
Итак, ракета летит в В ее баках находится два компонента. Это топливо и окислитель. Их смешивание обеспечивает воспламенение смеси. Однако из сопел вырывается не огонь, а раскаленный газ. В этом случае нет никаких противоречий. Такая установка прекрасно работает в вакууме.
Ракетные двигатели бывают нескольких типов. Это жидкостные, твердотопливные, ионные, электрореактивные и ядерные. Первые два вида применяются чаще всего, так как способны давать наибольшую тягу. Жидкостные применяются в космических ракетах, твердотопливные - в межконтинентальных баллистических с ядерным зарядом. Электрореактивные и атомные предназначены для максимально эффективного передвижения в вакууме, и именно на них возлагают максимум надежд. В настоящее время вне тестовых стендов они не применяются.
Однако недавно Роскосмос разместил заказ на разработку орбитального буксира с ядерным двигателем. Это дает повод надеяться на развитие технологии.
Особняком держится узкая группа двигателей орбитального маневрирования. Они предназначены для управления Однако используются не в ракетах, а в космических кораблях. Их недостаточно для полетов, но хватает для маневрирования.
Скорость
К сожалению, в наше время люди приравнивают космические полеты к базовым единицам измерения. С какой скоростью взлетает ракета? Это вопрос не совсем корректен по отношению к Совершенно неважно, с какой скоростью они взлетают.
Ракет существует довольно-таки много, и все из них имеют разную скорость. Те, что предназначены для вывода космонавтов на орбиту, летят медленнее грузовых. Человек, в отличие от груза, ограничен перегрузками. Грузовые же ракеты, например сверхтяжелая Falcon Heavy, взлетает слишком быстро.
Точные единицы скорости посчитать трудно. Прежде всего потому, что они зависят от полезной нагрузки РН (ракеты-носителя). Вполне логично, что РН с полной загрузкой взлетает гораздо медленнее полупустой РН. Однако есть общая величина, которую все ракеты стремятся достигнуть. Это называется космической скоростью.
Существует первая, вторая и, соответственно, третья космическая скорости.
Первая - необходимая скорость, которая позволит двигаться по орбите и не падать на планету. Она составляет 7,9 км в секунду.
Вторая нужна для того, чтобы покинуть земную орбиту и отправиться к орбите другого небесного тела.
Третья же позволит аппарату преодолеть притяжение Солнечной системы и покинуть ее. В настоящее время с такой скоростью летят аппараты "Вояджер-1" и "Вояджер-2". Однако вопреки словам СМИ, они все еще не покинули границы Солнечной системы. С астрономической точки зрения им потребуется не менее 30 000 лет, чтобы достигнуть облака Орта. Гелиопауза же не является границей звездной системы. Это лишь место, в котором солнечный ветер сталкивается с межсистемной средой.
Высота
На какую высоту взлетает ракета? На ту, которая требуется. После достижения гипотетической границы космоса и атмосферы измерять расстояние между кораблем и поверхностью планеты некорректно. После выхода на орбиту корабль находится в другой среде, и дистанция измеряется в величинах расстояния.
Взлетом космической ракеты сейчас можно полюбоваться и по телевизору, и в кино. Ракета вертикально стоит на бетонном стартовом столе. По команде из пункта управления включаются двигатели, мы видим загорающееся внизу пламя, мы слышим нарастающий рев. И вот ракета в клубах дыма отрывается от Земли и сначала медленно, а потом все быстрее и быстрее устремляется вверх. Через минуту она уже на такой высоте, куда не могут подняться самолеты, а еще через минуту - Космосе, в околоземном безвоздушном пространстве.
Двигатели ракеты называются реактивными. Почему? Потому что в таких двигателях сила тяги является силой реакции (противодействия) силе, которая отбрасывает в противоположную сторону струю раскаленных газов, получаемых от сгорания топлива в специальной камере. Как известно, согласно третьему закону Ньютона сила этого противодействия равна силе действия. То есть, сила, поднимающая ракету в космическое пространство равна силе, которую развивают раскаленные газы, вырывающиеся из сопла ракеты. Если Вам кажется невероятным, что газ, которому положено быть бесплотным, забрасывает на космическую орбиту тяжеленную ракету, вспомните о том, что сжатый в резиновых баллонах воздух успешно поддерживает не только велосипедиста, но и тяжелые самосвалы. Раскаленный добела газ, вырывающийся из сопла ракеты - тоже полон силы и энергии. Настолько, что после каждого старта ракеты стартовый стол ремонтируют, добавляя выбитый огненным вихрем бетон.
Третий закон Ньютона можно сформулировать иначе, как закон сохранения импульса. Импульсом называется произведение массы на скорость. В терминах закона сохранения импульса старт ракеты можно описать так.
Первоначально импульс космической ракеты, покоящейся на стартовой площадке, был равен нулю (Большая масса ракеты, умноженная на нулевую ее скорость). Но вот включен двигатель. Топливо сгорает, образуя огромное количество газообразных продуктов сгорания. Они имеют высокую температуру и с высокой скоростью истекают из сопла ракеты в одну сторону, вниз. Это создает вектор импульса, направленный вниз, величина которого равна массе истекающего газа, умноженного на скорость этого газа. Однако, в силу закона сохранения импульса, суммарный импульс космической ракеты относительно стартовой площадки должен быть по-прежнему равен нулю. Поэтому тут же возникает вектор импульса, направленный вверх, уравновешивающий систему «ракета - отбрасываемые газы». За счет чего возникнет этот вектор? За счет того, что стоящая до тех пор неподвижно ракета начнет движение вверх. Импульс, направленный вверх, будет равен массе ракеты, умноженной на ее скорость.
Если двигатели ракеты мощные, ракета очень быстро набирает скорость, достаточную для того, чтобы вывести космический корабль на околоземную орбиту. Эта скорость называется первой космической скоростью и равна приблизительно 8 километрам в секунду.
Мощность двигателя ракеты определяется в первую очередь тем, какое топливо сгорает в двигателях ракеты. Чем выше температура сгорания топлива, тем мощнее двигатель. В самых ранних советских ракетных двигателях топливом был керосин, а окислителем - азотная кислота. Сейчас в ракетах используется более активные (и более ядовитые) смеси. Топливом в современных американских ракетных двигателях является смесь кислорода и водорода. Кислородно-водородная смесь очень взрывоопасна, но при сгорании выделяет огромное количество энергии.
А мы знаем, что чтобы происходило движение, необходимо воздействие некоторой силы. Тело либо само должно оттолкнуться от чего-нибудь, либо стороннее тело должно толкнуть данное. Это хорошо известно и понятно нам из жизненного опыта.
От чего оттолкнуться в космосе?
У поверхности Земли можно оттолкнуться от поверхности либо от находящихся на ней предметов. Для передвижения по поверхности используют ноги, колеса, гусеницы и так далее. В воде и воздухе можно отталкиваться от самих воды и воздуха, имеющих определенную плотность, и потому позволяющих взаимодействовать с ними. Природа для этого приспособила плавники и крылья.
Человек создал двигатели на основе пропеллеров, которые во много раз увеличивают площадь контакта со средой за счет вращения и позволяют отталкиваться от воды и воздуха. А как быть в случае безвоздушного пространства? От чего отталкиваться в космосе? Там нет воздуха, там ничего нет. Как осуществлять полеты в космосе? Вот тут-то и приходит на помощь закон сохранения импульса и принцип реактивного движения. Разберем подробнее.
Импульс и принцип реактивного движения
Импульс это произведение массы тела на его скорость. Когда тело неподвижно, его скорость равна нулю. Однако тело обладает некоторой массой. При отсутствии сторонних воздействий, если часть массы отделится от тела с некоторой скоростью, то по закону сохранения импульса, остальная часть тела тоже должна приобрести некоторую скорость, чтобы суммарный импульс остался по-прежнему равным нулю.
Причем скорость оставшейся основной части тела будет зависеть от того, с какой скоростью отделится меньшая часть. Чем эта скорость будет выше, тем выше будет и скорость основного тела. Это понятно, если вспомнить поведение тел на льду или в воде.
Если два человека будут находиться рядом, а потом один из них толкнет другого, то он не только придаст тому ускорение, но и сам отлетит назад. И чем сильнее он толкнет кого-либо, тем с большей скоростью отлетит сам.
Наверняка, вам приходилось бывать в подобной ситуации, и вы можете представить себе, как это происходит. Так вот, именно на этом и основано реактивное движение .
Ракеты, в которых реализован этот принцип, выбрасывают некоторую часть своей массы на большой скорости, вследствие чего сами приобретают некоторое ускорение в противоположном направлении.
Потоки раскаленных газов, возникающие в результате сгорания топлива, выбрасываются через узкие сопла для придания им максимально большой скорости. При этом, на величину массы этих газов уменьшается масса ракеты, и она приобретает некую скорость. Таким образом реализован принцип реактивного движения в физике.
Принцип полета ракеты
В ракетах применяют многоступенчатую систему. Во время полета нижняя ступень, израсходовав весь свой запас топлива, отделяется от ракеты, чтобы уменьшить ее общую массу и облегчить полет.
Количество ступеней уменьшается, пока не остается рабочая часть в виде спутника или иного космического аппарата. Топливо рассчитывают таким образом, чтобы его хватило как раз для выхода на орбиту.
Loading...