განვიხილოთ იმპულსის შენარჩუნების კანონის მართებულობის დამადასტურებელი რამდენიმე მაგალითი.

რა თქმა უნდა, ბევრ თქვენგანს უყურებს, თუ როგორ მოძრაობს ჰაერით გაბერილი ბუშტი, თუ გახსნით ძაფს, რომელიც ამკვრივებს მის ხვრელს.

ეს ფენომენი შეიძლება აიხსნას იმპულსის შენარჩუნების კანონის გამოყენებით.

სანამ ბურთის ხვრელი შეკრულია, ბურთი შიგნით შეკუმშული ჰაერით ისვენებს და მისი იმპულსი ნულის ტოლია.

როდესაც ხვრელი ღიაა, შეკუმშული ჰაერის ჭავლი გამოდის მისგან საკმაოდ მაღალი სიჩქარით. მოძრავ ჰაერს აქვს გარკვეული იმპულსი, რომელიც მიმართულია მისი მოძრაობის მიმართულებით.

ბუნებაში იმპულსის შენარჩუნების კანონის მიხედვით, სისტემის მთლიანი იმპულსი, რომელიც შედგება ორი სხეულისგან - ბურთისა და მასში არსებული ჰაერისგან, უნდა დარჩეს ისეთივე, როგორიც იყო ჰაერის გადინებამდე, ანუ ნულის ტოლი. მაშასადამე, ბურთი იწყებს მოძრაობას ჰაერის ჭავლის საპირისპირო მიმართულებით ისეთი სიჩქარით, რომ მისი იმპულსი აბსოლუტური მნიშვნელობით უდრის ჰაერის ჭავლის იმპულსს. ბურთისა და ჰაერის იმპულსის ვექტორები მიმართულია საპირისპირო მიმართულებით. შედეგად, ურთიერთმოქმედი სხეულების მთლიანი იმპულსი ნულის ტოლი რჩება.

ბურთის მოძრაობა რეაქტიული მოძრაობის მაგალითია. რეაქტიული მოძრაობა ხდება იმის გამო, რომ მისი რაღაც ნაწილი გამოყოფილია სხეულისგან და მოძრაობს, რის შედეგადაც სხეული თავად იძენს საპირისპირო მიმართულ იმპულსს.

მოწყობილობის როტაცია, რომელსაც სეინერის ბორბალი ეწოდება, ეფუძნება რეაქტიული ძრავის პრინციპს (სურ. 46). კონუსური ჭურჭლიდან გამომავალი წყალი მრუდი მილით, რომელიც აკავშირებს მას, აბრუნებს ჭურჭელს ჭავლებში წყლის სიჩქარის საპირისპირო მიმართულებით. შესაბამისად, რეაქტიული ეფექტი აქვს არა მხოლოდ გაზის ჭავლს, არამედ თხევადი ჭავლსაც.

ბრინჯი. 46. ​​რეაქტიული ძრავის დემონსტრირება სეგნერის ბორბლის გამოყენებით

რეაქტიული მოძრაობა ასევე გამოიყენება ზოგიერთი ცოცხალი არსების მიერ მათი გადაადგილებისთვის, როგორიცაა რვაფეხა, კალმარი, კანა და სხვა კეფალოპოდები (სურ. 47). ისინი მოძრაობენ იმის გამო, რომ იწოვენ, შემდეგ კი ძალით ამოძრავებენ წყალს საკუთარი თავისგან. არსებობს კალმარის სახეობაც კი, რომელსაც თავისი „რეაქტიული ძრავების“ დახმარებით შეუძლია არა მხოლოდ წყალში ბანაობა, არამედ მცირე ხნით გაფრინდეს მისგან, რათა სწრაფად გადალახოს მტაცებელი ან თავი დააღწიოს მტრებს.

ბრინჯი. 47. მათი გადაადგილებისთვის რეაქტიულ მოძრაობას იყენებენ ცეფალოპოდები: ა - კუპი; ბ - კალმარი; გ - რვაფეხა

თქვენ იცით, რომ რეაქტიული მოძრაობის პრინციპი ფართო პრაქტიკულ გამოყენებას პოულობს ავიაციასა და ასტრონავტიკაში. გარე სივრცეში არ არსებობს საშუალება, რომელთანაც სხეულს შეეძლო ურთიერთქმედება და ამით შეცვალოს მისი სიჩქარის მიმართულება და მოდული. აქედან გამომდინარე, მხოლოდ რეაქტიული თვითმფრინავების, ანუ რაკეტების გამოყენება შეიძლება კოსმოსური ფრენებისთვის.

გამშვები მანქანის გაშვება სოიუზის კოსმოსური ხომალდით

მოდით განვიხილოთ ეგრეთ წოდებული გადამზიდავი რაკეტების დიზაინისა და გაშვების საკითხი, ანუ რაკეტები, რომლებიც შექმნილია კოსმოსში ხელოვნური დედამიწის თანამგზავრების, კოსმოსური ხომალდების, ავტომატური პლანეტათაშორისი სადგურების და სხვა ტვირთამწეობის გასაშვებად.

ნებისმიერ რაკეტაში, მიუხედავად მისი დიზაინისა, ყოველთვის არის ჭურვი და საწვავი ოქსიდიზატორით. ნახაზი 48 გვიჩვენებს რაკეტის განივი მონაკვეთს. ჩვენ ვხედავთ, რომ რაკეტის გარსი მოიცავს ტვირთამწეობას (ამ შემთხვევაში ეს არის კოსმოსური ხომალდი 1), ინსტრუმენტის განყოფილება 2 და ძრავა (წვის კამერა 6, ტუმბოები 5 და ა.შ.).

ბრინჯი. 48. რაკეტის სქემა

რაკეტის ძირითადი ნაწილია საწვავი 4 ოქსიდიზატორით 3 (ოქსიდიზატორი საჭიროა საწვავის წვის შესანარჩუნებლად, რადგან სივრცეში ჟანგბადი არ არის).

საწვავი და ოქსიდიზატორი შეედინება წვის პალატაში. საწვავი, წვისას, იქცევა მაღალი ტემპერატურისა და მაღალი წნევის გაზად, რომელიც მძლავრი ჭავლით გამოდის სპეციალურად ფორმის ზარის მეშვეობით, რომელსაც ეწოდება საქშენი 7. საქშენის დანიშნულებაა ჭავლის სიჩქარის გაზრდა.

რა არის გაზის ჭავლის სიჩქარის გაზრდა? ფაქტია, რომ რაკეტის სიჩქარე დამოკიდებულია ამ სიჩქარეზე. ამის ჩვენება შესაძლებელია იმპულსის შენარჩუნების კანონის გამოყენებით.

ვინაიდან რაკეტის იმპულსი გაშვებამდე ნულის ტოლი იყო, კონსერვაციის კანონის თანახმად, მოძრავი გარსის მთლიანი იმპულსი და მისგან გამოდევნილი აირი ასევე უნდა იყოს ნულის ტოლი. აქედან გამომდინარეობს, რომ გარსის იმპულსი და მის საწინააღმდეგოდ მიმართული გაზის ჭავლის იმპულსი ტოლი უნდა იყოს აბსოლუტური მნიშვნელობით. ეს ნიშნავს, რომ რაც უფრო სწრაფად გადის გაზი საქშენიდან, მით მეტი იქნება რაკეტის გარსის სიჩქარე.

გაზის გადინების სიჩქარის გარდა, არსებობს სხვა ფაქტორები, რომლებზეც დამოკიდებულია რაკეტის სიჩქარე.

ჩვენ გამოვიკვლიეთ მოწყობილობა და ერთსაფეხურიანი რაკეტის მუშაობის პრინციპი, სადაც სტადია ნიშნავს ნაწილს, რომელიც შეიცავს საწვავის და ოქსიდიზატორის ავზებს და ძრავას. კოსმოსური ფრენების პრაქტიკაში ჩვეულებრივ გამოიყენება მრავალსაფეხურიანი რაკეტები, რომლებიც ავითარებენ ბევრად უფრო მაღალ სიჩქარეს და გათვლილია უფრო ხანგრძლივ ფრენებზე, ვიდრე ერთსაფეხურიანი.

სურათი 49 გვიჩვენებს სამსაფეხურიანი რაკეტის დიაგრამას. მას შემდეგ, რაც პირველი ეტაპის საწვავი და ოქსიდიზატორი მთლიანად მოიხმარება, ეს ეტაპი ავტომატურად იშლება და მეორე ეტაპის ძრავა გადადის.

ბრინჯი. 49. სამსაფეხურიანი რაკეტის სქემა

რაკეტის მთლიანი მასის შემცირება უკვე არასაჭირო ეტაპის გადაგდებით საშუალებას გაძლევთ დაზოგოთ საწვავი და ოქსიდიზატორი და გაზარდოთ რაკეტის სიჩქარე. შემდეგ მეორე ეტაპს იმავე გზით აყრიან.

თუ ხომალდის დედამიწაზე დაბრუნება ან სხვა პლანეტაზე დაშვება არ იგეგმება, მაშინ მესამე ეტაპი, ისევე როგორც პირველი ორი, გამოიყენება რაკეტის სიჩქარის ასამაღლებლად. თუ გემს უნდა დაეშვა, მაშინ იგი გამოიყენება გემის შესანელებლად დაშვებამდე. ამ შემთხვევაში, რაკეტა შემობრუნებულია 180 °, ისე, რომ საქშენი წინ არის. შემდეგ რაკეტიდან გამომავალი გაზი აძლევს მას მოძრაობის სიჩქარის წინააღმდეგ მიმართულ იმპულსს, რაც იწვევს სიჩქარის შემცირებას და შესაძლებელს ხდის დაშვებას.

კონსტანტინე ედუარდოვიჩ ციოლკოვსკი (1857-1935)
რუსი მეცნიერი და გამომგონებელი აეროდინამიკის, რაკეტების დინამიკის, თვითმფრინავებისა და საჰაერო ხომალდების თეორიის დარგში. თეორიული ასტრონავტიკის ფუძემდებელი

კოსმოსური ფრენებისთვის რაკეტების გამოყენების იდეა გაჩნდა მე-20 საუკუნის დასაწყისში. რუსი მეცნიერი და გამომგონებელი კონსტანტინე ედუარდოვიჩ ციოლკოვსკი. ციოლკოვსკიმ შეიმუშავა რაკეტების მოძრაობის თეორია, შეიმუშავა მათი სიჩქარის გამოთვლის ფორმულა და იყო პირველი, ვინც შესთავაზა მრავალსაფეხურიანი რაკეტების გამოყენება.

ნახევარი საუკუნის შემდეგ ციოლკოვსკის იდეა შეიმუშავეს და განახორციელეს საბჭოთა მეცნიერებმა სერგეი პავლოვიჩ კოროლევის ხელმძღვანელობით.

სერგეი პავლოვიჩ კოროლევი (1907-1966)
საბჭოთა მეცნიერი, სარაკეტო და კოსმოსური სისტემების დიზაინერი. პრაქტიკული ასტრონავტიკის დამფუძნებელი

კითხვები

1. იმპულსის შენარჩუნების კანონის საფუძველზე ახსენით, რატომ მოძრაობს ბუშტი მისგან გამომავალი შეკუმშული ჰაერის საპირისპირო მიმართულებით.
2. მიეცით სხეულების ჭავლური მოძრაობის მაგალითები.
3. რა არის რაკეტების დანიშნულება? გვიამბეთ მოწყობილობისა და რაკეტის მუშაობის პრინციპის შესახებ.
4. რა განსაზღვრავს რაკეტის სიჩქარეს?
5. რა უპირატესობა აქვს მრავალსაფეხურიან რაკეტებს ერთსაფეხურიანზე?
6. როგორ ხდება კოსმოსური ხომალდის დაშვება?

სავარჯიშო 21

1. 2 მ/წმ სიჩქარით მოძრავი ნავიდან ადამიანი ისვრის 5 კგ მასის ნიჩბს 8 მ/წმ ჰორიზონტალური სიჩქარით ნავის მოძრაობის საწინააღმდეგოდ. რა სიჩქარით მოძრაობდა ნავი სროლის შემდეგ, თუ მისი მასა ადამიანთან ერთად არის 200 კგ?
2. რა სიჩქარეს მიიღებს რაკეტის მოდელი, თუ მისი ჭურვის მასა არის 300 გ, მასში დენთის მასა 100 გ, ხოლო გაზები საქშენიდან გამოდის 100 მ/წმ სიჩქარით? (ჩათვალეთ საქშენიდან გაზის გადინება მყისიერად.)
3. რა აღჭურვილობაზე და როგორ ტარდება ექსპერიმენტი, რომელიც ნაჩვენებია ნახატ 50-ზე? რა ფიზიკური ფენომენი არის დემონსტრირებული ამ შემთხვევაში, რა არის ეს და რა ფიზიკური კანონი უდევს საფუძვლად ამ მოვლენას?

   Შენიშვნა:რეზინის მილი ვერტიკალურად იყო მოთავსებული, სანამ მასში წყალი არ გაივლიდა.

4. გააკეთეთ ექსპერიმენტი, რომელიც ნაჩვენებია სურათზე 50. როდესაც რეზინის მილი მაქსიმალურად გადაიხრება ვერტიკალიდან, შეწყვიტეთ წყლის ჩასხმა ძაბრში. სანამ მილში დარჩენილი წყალი მიედინება, დააკვირდით, როგორ შეიცვლება ის: ა) ჭავლში წყლის დიაპაზონი (შუშის მილის ხვრელთან შედარებით); ბ) რეზინის მილის პოზიცია. ახსენით ორივე ცვლილება.

ბრინჯი. ორმოცდაათი

კითხვები.

1. იმპულსის შენარჩუნების კანონის საფუძველზე ახსენი რატომ მოძრაობს ბუშტი მისგან გამომავალი შეკუმშული ჰაერის საპირისპირო მიმართულებით.

2. მოიყვანეთ სხეულების ჭავლური მოძრაობის მაგალითები.

ბუნებაში, მაგალითად, რეაქტიული მოძრაობა მცენარეებში შეიძლება მოვიყვანოთ: შეშლილი კიტრის დამწიფებული ნაყოფი; და ცხოველები: კალმარი, რვაფეხა, მედუზა, კუდა და ა.შ. ინჟინერიაში რეაქტიული ძრავის უმარტივესი მაგალითია სეგნერის ბორბალი, უფრო რთული მაგალითებია: რაკეტების მოძრაობა (კოსმოსური, ფხვნილი, სამხედრო), წყლის მანქანები რეაქტიული ძრავით (ჰიდრომოტოციკლები, კატარღები, მოტორიანი გემები), საჰაერო სატრანსპორტო საშუალებები საჰაერო რეაქტიული ძრავით (რეაქტიული თვითმფრინავი).

3. რა დანიშნულება აქვს რაკეტებს?

რაკეტები გამოიყენება მეცნიერებისა და ტექნოლოგიების სხვადასხვა დარგში: სამხედრო საქმეებში, სამეცნიერო კვლევებში, კოსმოსის ძიებაში, სპორტსა და გართობაში.

4. სურათი 45-ის გამოყენებით ჩამოთვალეთ ნებისმიერი კოსმოსური რაკეტის ძირითადი ნაწილები.

კოსმოსური ხომალდი, ხელსაწყოების განყოფილება, ოქსიდიზატორის ავზი, საწვავის ავზი, ტუმბოები, წვის კამერა, საქშენი.

5. აღწერეთ რაკეტის პრინციპი.

იმპულსის შენარჩუნების კანონის თანახმად, რაკეტა დაფრინავს იმის გამო, რომ გარკვეული იმპულსის მქონე აირები მისგან დიდი სიჩქარით ამოიძვრება და რაკეტას ეძლევა იმავე სიდიდის იმპულსი, მაგრამ მიმართულია საპირისპირო მიმართულებით. . აირები გამოიდევნება საქშენით, რომელშიც საწვავი იწვის და აღწევს მაღალ ტემპერატურასა და წნევას. საქშენი იღებს საწვავს და ოქსიდიზატორს, რომელიც იქ ტუმბოს ტუმბოებით.

6. რა განსაზღვრავს რაკეტის სიჩქარეს?

რაკეტის სიჩქარე პირველ რიგში დამოკიდებულია აირების გადინების სიჩქარეზე და რაკეტის მასაზე. გაზების გადინების სიჩქარე დამოკიდებულია საწვავის ტიპზე და ოქსიდიზატორის ტიპზე. რაკეტის მასა დამოკიდებულია, მაგალითად, იმაზე, თუ რა სიჩქარის თქმა უნდათ მას ან იმაზე, თუ რა მანძილზე უნდა იფრინოს.

7. რა უპირატესობა აქვს მრავალსაფეხურიან რაკეტებს ერთსაფეხურიანზე?

მრავალსაფეხურიან რაკეტებს შეუძლიათ უფრო დიდი სიჩქარის განვითარება და უფრო შორს ფრენა, ვიდრე ერთსაფეხურიანი.

8. როგორ ჯდება ხომალდი?

კოსმოსური ხომალდის დაშვება ხორციელდება ისე, რომ მისი სიჩქარე ზედაპირთან მიახლოებისას იკლებს. ეს მიიღწევა დამუხრუჭების სისტემის გამოყენებით, რომელიც შეიძლება იყოს პარაშუტის დამუხრუჭების სისტემა ან დამუხრუჭება შეიძლება განხორციელდეს სარაკეტო ძრავით, ხოლო საქშენი მიმართულია ქვემოთ (დედამიწის, მთვარისკენ და ა.შ.), რის გამოც სიჩქარე ჩამქრალია.

Სავარჯიშოები.

1. 2 მ/წმ სიჩქარით მოძრავი ნავიდან ადამიანი ისვრის 5 კგ მასის ნიჩბს 8 მ/წმ ჰორიზონტალური სიჩქარით ნავის მოძრაობის საწინააღმდეგოდ. რა სიჩქარით მოძრაობდა ნავი სროლის შემდეგ, თუ მისი მასა ადამიანის მასასთან ერთად არის 200 კგ?

2. რა სიჩქარეს მიიღებს რაკეტის მოდელი, თუ მისი ჭურვის მასა არის 300გრ, მასში დენთის მასა 100გრ, ხოლო გაზები საქშენიდან გამოდის 100მ/წმ სიჩქარით? (საქშენიდან გაზის გადინება მყისიერად განვიხილოთ).

3. რა აღჭურვილობაზე და როგორ ტარდება 47 ნახატზე ნაჩვენები ექსპერიმენტი? რა ფიზიკური ფენომენი არის დემონსტრირებული ამ შემთხვევაში, რა არის ეს და რა ფიზიკური კანონი უდევს საფუძვლად ამ მოვლენას?
Შენიშვნა:რეზინის მილი ვერტიკალურად იყო მოთავსებული, სანამ მასში წყალი არ გაივლიდა.

ძაბრი, რომელზეც ქვემოდან იყო მიმაგრებული რეზინის მილით, ბოლოში გრეხილი საქშენით, დამჭერის გამოყენებით მიამაგრეს შტატივზე, ქვემოდან მოათავსეს უჯრა. შემდეგ ზემოდან კონტეინერიდან ძაბრში ასხამდნენ წყალს, მილიდან კი უჯრაში იღვრება და თავად მილი ვერტიკალური მდგომარეობიდან გადადიოდა. ეს გამოცდილება ემსახურება როგორც რეაქტიული მოძრაობის ილუსტრაციას, რომელიც დაფუძნებულია იმპულსის შენარჩუნების კანონზე.

4. გააკეთეთ ექსპერიმენტი, რომელიც ნაჩვენებია სურათზე 47. როდესაც რეზინის მილი მაქსიმალურად გადაიხრება ვერტიკალიდან, შეწყვიტეთ წყლის ჩასხმა ძაბრში. სანამ მილში დარჩენილი წყალი მიედინება, დააკვირდით, როგორ შეიცვლება ის: ა) ჭავლში წყლის დიაპაზონი (შუშის მილის ხვრელთან შედარებით); ბ) რეზინის მილის პოზიცია. ახსენით ორივე ცვლილება.

ა) შემცირდება წყლის ფრენის დიაპაზონი ჭავლში; ბ) წყლის გადინებისას მილი მიუახლოვდება ჰორიზონტალურ მდგომარეობას. ეს მოვლენები გამოწვეულია იმით, რომ მილში წყლის წნევა შემცირდება და, შესაბამისად, იმპულსი, რომლითაც წყალი გამოიდევნება.

განვიხილოთ იმპულსის შენარჩუნების კანონის მართებულობის დამადასტურებელი რამდენიმე მაგალითი.

რა თქმა უნდა, ბევრ თქვენგანს უყურებს, თუ როგორ მოძრაობს ჰაერით გაბერილი ბუშტი, თუ გახსნით ძაფს, რომელიც ამკვრივებს მის ხვრელს.

ეს ფენომენი შეიძლება აიხსნას იმპულსის შენარჩუნების კანონის გამოყენებით.

სანამ ბურთის ხვრელი შეკრულია, ბურთი შიგნით შეკუმშული ჰაერით ისვენებს და მისი იმპულსი ნულის ტოლია.

როდესაც ხვრელი ღიაა, შეკუმშული ჰაერის ჭავლი გამოდის მისგან საკმაოდ მაღალი სიჩქარით. მოძრავ ჰაერს აქვს გარკვეული იმპულსი, რომელიც მიმართულია მისი მოძრაობის მიმართულებით.

ბუნებაში მოქმედი იმპულსის შენარჩუნების კანონის თანახმად, სისტემის მთლიანი იმპულსი, რომელიც შედგება ორი სხეულისგან - ბურთისა და მასში არსებული ჰაერისგან, უნდა დარჩეს ისეთივე, როგორიც იყო ჰაერის გადინებამდე, ანუ ნულის ტოლი. მაშასადამე, ბურთი იწყებს მოძრაობას ჰაერის ჭავლის საპირისპირო მიმართულებით ისეთი სიჩქარით, რომ მისი იმპულსი აბსოლუტური მნიშვნელობით უდრის ჰაერის ჭავლის იმპულსს. ბურთისა და ჰაერის იმპულსის ვექტორები მიმართულია საპირისპირო მიმართულებით. შედეგად, ურთიერთმოქმედი სხეულების მთლიანი იმპულსი ნულის ტოლი რჩება.

ბურთის მოძრაობა რეაქტიული მოძრაობის მაგალითია. რეაქტიული მოძრაობა ხდება იმის გამო, რომ მისი რაღაც ნაწილი გამოყოფილია სხეულისგან და მოძრაობს, რის შედეგადაც სხეული თავად იძენს საპირისპირო მიმართულ იმპულსს.

მოწყობილობის ბრუნვა სახელად Seigneur wheel ეფუძნება რეაქტიული ამოძრავების პრინციპს (ნახ.). კონუსური ჭურჭლიდან გამომავალი წყალი მრუდი მილით, რომელიც აკავშირებს მას, აბრუნებს ჭურჭელს ჭავლებში წყლის სიჩქარის საპირისპირო მიმართულებით. შესაბამისად, რეაქტიული ეფექტი აქვს არა მხოლოდ გაზის ჭავლს, არამედ თხევადი ჭავლსაც.

ბრინჯი. რეაქტიული ძრავის დემონსტრირება სეგნერის ბორბლის გამოყენებით

რეაქტიული მოძრაობა ასევე გამოიყენება ზოგიერთი ცოცხალი არსების მიერ მათი გადაადგილებისთვის, როგორიცაა რვაფეხა, კალმარი, კუტი და სხვა კეფალოპოდები (ნახ.). ისინი მოძრაობენ იმის გამო, რომ იწოვენ, შემდეგ კი ძალით ამოძრავებენ წყალს საკუთარი თავისგან. არსებობს კალმარის სახეობაც კი, რომელსაც თავისი „რეაქტიული ძრავების“ დახმარებით შეუძლია არა მხოლოდ წყალში ბანაობა, არამედ მცირე ხნით გაფრინდეს მისგან, რათა სწრაფად გადალახოს მტაცებელი ან თავი დააღწიოს მტრებს.

ბრინჯი. მათი გადაადგილებისთვის რეაქტიულ მოძრაობას იყენებენ ცეფალოპოდები: ა - კუპი; ბ - კალმარი; გ - რვაფეხა

თქვენ იცით, რომ რეაქტიული მოძრაობის პრინციპი ფართო პრაქტიკულ გამოყენებას პოულობს ავიაციასა და ასტრონავტიკაში. გარე სივრცეში არ არსებობს საშუალება, რომელთანაც სხეულს შეეძლო ურთიერთქმედება და ამით შეცვალოს მისი სიჩქარის მიმართულება და მოდული. აქედან გამომდინარე, მხოლოდ რეაქტიული თვითმფრინავების, ანუ რაკეტების გამოყენება შეიძლება კოსმოსური ფრენებისთვის.

გამშვები მანქანის გაშვება სოიუზის კოსმოსური ხომალდით

მოდით განვიხილოთ ეგრეთ წოდებული გადამზიდავი რაკეტების დიზაინისა და გაშვების საკითხი, ანუ რაკეტები, რომლებიც შექმნილია კოსმოსში ხელოვნური დედამიწის თანამგზავრების, კოსმოსური ხომალდების, ავტომატური პლანეტათაშორისი სადგურების და სხვა ტვირთამწეობის გასაშვებად.

ნებისმიერ რაკეტაში, მიუხედავად მისი დიზაინისა, ყოველთვის არის ჭურვი და საწვავი ოქსიდიზატორით. ნახატზე ნაჩვენებია რაკეტის ჯვარი მონაკვეთი. ჩვენ ვხედავთ, რომ რაკეტის გარსი მოიცავს ტვირთამწეობას (ამ შემთხვევაში ეს არის კოსმოსური ხომალდი 1), ინსტრუმენტის განყოფილება 2 და ძრავა (წვის კამერა 6, ტუმბოები 5 და ა.შ.).

ბრინჯი. რაკეტის სქემა

რაკეტის ძირითადი ნაწილია საწვავი 4 ოქსიდიზატორით 3 (ოქსიდიზატორი საჭიროა საწვავის წვის შესანარჩუნებლად, რადგან სივრცეში ჟანგბადი არ არის).

საწვავი და ოქსიდიზატორი შეედინება წვის პალატაში. საწვავი, წვისას, იქცევა მაღალი ტემპერატურისა და მაღალი წნევის გაზად, რომელიც მძლავრი ჭავლით გამოდის სპეციალურად ფორმის ზარის მეშვეობით, რომელსაც ეწოდება საქშენი 7. საქშენის დანიშნულებაა ჭავლის სიჩქარის გაზრდა.

რა არის გაზის ჭავლის სიჩქარის გაზრდა? ფაქტია, რომ რაკეტის სიჩქარე დამოკიდებულია ამ სიჩქარეზე. ამის ჩვენება შესაძლებელია იმპულსის შენარჩუნების კანონის გამოყენებით.

ვინაიდან რაკეტის იმპულსი გაშვებამდე ნულის ტოლი იყო, კონსერვაციის კანონის თანახმად, მოძრავი გარსის მთლიანი იმპულსი და მისგან გამოდევნილი აირი ასევე უნდა იყოს ნულის ტოლი. აქედან გამომდინარეობს, რომ გარსის იმპულსი და მის საწინააღმდეგოდ მიმართული გაზის ჭავლის იმპულსი ტოლი უნდა იყოს აბსოლუტური მნიშვნელობით. ეს ნიშნავს, რომ რაც უფრო სწრაფად გადის გაზი საქშენიდან, მით მეტი იქნება რაკეტის გარსის სიჩქარე.

გაზის გადინების სიჩქარის გარდა, არსებობს სხვა ფაქტორები, რომლებზეც დამოკიდებულია რაკეტის სიჩქარე.

ჩვენ გამოვიკვლიეთ მოწყობილობა და ერთსაფეხურიანი რაკეტის მუშაობის პრინციპი, სადაც სტადია ნიშნავს ნაწილს, რომელიც შეიცავს საწვავის და ოქსიდიზატორის ავზებს და ძრავას. კოსმოსური ფრენების პრაქტიკაში ჩვეულებრივ გამოიყენება მრავალსაფეხურიანი რაკეტები, რომლებიც ავითარებენ ბევრად უფრო მაღალ სიჩქარეს და გათვლილია უფრო ხანგრძლივ ფრენებზე, ვიდრე ერთსაფეხურიანი.

ნახატზე ნაჩვენებია სამსაფეხურიანი რაკეტის დიაგრამა. მას შემდეგ, რაც პირველი ეტაპის საწვავი და ოქსიდიზატორი მთლიანად მოიხმარება, ეს ეტაპი ავტომატურად იშლება და მეორე ეტაპის ძრავა გადადის.

ბრინჯი. სამსაფეხურიანი რაკეტის დიაგრამა

რაკეტის მთლიანი მასის შემცირება უკვე არასაჭირო ეტაპის გადაგდებით საშუალებას გაძლევთ დაზოგოთ საწვავი და ოქსიდიზატორი და გაზარდოთ რაკეტის სიჩქარე. შემდეგ მეორე ეტაპს იმავე გზით აყრიან.

თუ ხომალდის დედამიწაზე დაბრუნება ან სხვა პლანეტაზე დაშვება არ იგეგმება, მაშინ მესამე ეტაპი, ისევე როგორც პირველი ორი, გამოიყენება რაკეტის სიჩქარის ასამაღლებლად. თუ გემს უნდა დაეშვა, მაშინ იგი გამოიყენება გემის შესანელებლად დაშვებამდე. ამ შემთხვევაში, რაკეტა შემობრუნებულია 180 °, ისე, რომ საქშენი წინ არის. შემდეგ რაკეტიდან გამომავალი გაზი აძლევს მას მოძრაობის სიჩქარის წინააღმდეგ მიმართულ იმპულსს, რაც იწვევს სიჩქარის შემცირებას და შესაძლებელს ხდის დაშვებას.

კონსტანტინე ედუარდოვიჩ ციოლკოვსკი (1857-1935)
რუსი მეცნიერი და გამომგონებელი აეროდინამიკის, რაკეტების დინამიკის, თვითმფრინავებისა და საჰაერო ხომალდების თეორიის დარგში. თეორიული ასტრონავტიკის ფუძემდებელი

კოსმოსური ფრენებისთვის რაკეტების გამოყენების იდეა გაჩნდა მე-20 საუკუნის დასაწყისში. რუსი მეცნიერი და გამომგონებელი კონსტანტინე ედუარდოვიჩ ციოლკოვსკი. ციოლკოვსკიმ შეიმუშავა რაკეტების მოძრაობის თეორია, შეიმუშავა მათი სიჩქარის გამოთვლის ფორმულა და იყო პირველი, ვინც შესთავაზა მრავალსაფეხურიანი რაკეტების გამოყენება.

ნახევარი საუკუნის შემდეგ ციოლკოვსკის იდეა შეიმუშავეს და განახორციელეს საბჭოთა მეცნიერებმა სერგეი პავლოვიჩ კოროლევის ხელმძღვანელობით.

სერგეი პავლოვიჩ კოროლევი (1907-1966)
საბჭოთა მეცნიერი, სარაკეტო და კოსმოსური სისტემების დიზაინერი. პრაქტიკული ასტრონავტიკის დამფუძნებელი

Საშინაო დავალება.

ამოცანა 1. უპასუხეთ კითხვებს.

1. იმპულსის შენარჩუნების კანონის საფუძველზე ახსენით, რატომ მოძრაობს ბუშტი მისგან გამომავალი შეკუმშული ჰაერის საპირისპირო მიმართულებით.
2. მიეცით სხეულების ჭავლური მოძრაობის მაგალითები.
3. რა არის რაკეტების დანიშნულება? გვიამბეთ მოწყობილობისა და რაკეტის მუშაობის პრინციპის შესახებ.
4. რა განსაზღვრავს რაკეტის სიჩქარეს?
5. რა უპირატესობა აქვს მრავალსაფეხურიან რაკეტებს ერთსაფეხურიანზე?
6. როგორ ხდება კოსმოსური ხომალდის დაშვება?

ამოცანა 2. ამოხსენით რებუსი.

გაკვეთილს ერთვის ფაილი „საინტერესოა!“. თქვენ შეგიძლიათ ჩამოტვირთოთ ფაილი თქვენთვის მოსახერხებელ ნებისმიერ დროს.

გამოყენებული წყაროები: http://www.tepka.ru/fizika_9/21.html