Реактивное движение

МОУ «Большеврудская  средняя общеобразовательная школа» 
 
 
 
 
 
 
 
 

Реферат. 

Предмет: физика

Тема: «Реактивное движение» 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Работу  выполнил: 

                           Ромашин Егор 

                                                                                                                         
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Большая Вруда 2010 год 
 
 

Содержание. 

1. Введение_____________________________________     3 стр.
2. Цель работы__________________________________     4 стр.
3. Закон сохранения импульса_____________________     5 стр.
4. Реактивное движение___________________________    6стр.
5. Реактивный двигатель__________________________     8 стр.
6. Первые попытки применения реактивных                                              снарядов в военном деле_______________________      14 стр.
7. Развитие реактивной военной техники                                                         в предвоенные годы____________________________  17 стр.
8. Знаменитая «Катюша» и другая реактивная техника                                  на полях второй мировой ________________________  18 стр.
9. Межконтинентальная баллистическая ракета_________ 22 стр.
10. Заключение_____________________________________  24 стр.
11. Список литературы_______________________________ 25 стр.

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

     Введение. 

            В течение многих веков человечество  мечтало о космических полётах.

Писатели-фантасты предлагали  самые  разные  средства  для  достижения  этой

цели.  В  XVII  веке  появился  рассказ  французского  писателя  Сирано   де

Бержерака о полёте  на  Луну.  Герой  этого  рассказа  добрался  до  Луны  в

железной повозке, над которой  он  всё  время  подбрасывал  сильный  магнит.

Притягиваясь к  нему, повозка  всё  выше  поднималась  над  Землёй,  пока  не

достигла Луны. А  барон Мюнхгаузен  рассказывал,  что  забрался  на  Луну  по

стеблю боба.

             Но ни один учёный, ни один писатель-фантаст за  многие  века  не  смог

назвать единственного  находящегося  в  распоряжении  человека  средства,  с

помощью которого можно  преодолеть  силу  земного  притяжения  и  улететь  в

космос.  Это  смог  осуществить   русский   учёный   Константин   Эдуардович

Циолковский(1857-1935). Он  показал,  что  единственный  аппарат,  способный

преодолеть силу тяжести - это ракета, т.е. аппарат с реактивным  двигателем,

использующим горючее  и окислитель, находящиеся на самом  аппарате.

               Реактивный двигатель-это двигатель, преобразующий химическую энергию

топлива в кинетическую энергию газовой струи, при этом двигатель

приобретает скорость в обратном направлении. На каких же принципах и

физических законах  основывается его действие?

            Каждый знает, что выстрел из ружья сопровождается отдачей. Если бы вес пули равнялся бы весу ружья, они  бы  разлетелись  с  одинаковой  скоростью.

Отдача происходит потому, что отбрасываемая масса газов  создаёт  реактивную

силу, благодаря которой  может быть обеспечено движение как  в воздухе, так  и

в безвоздушном пространстве.  И  чем  больше  масса  и  скорость  истекающих

газов, тем большую  силу отдачи  ощущает  наше  плечо,  чем  сильнее  реакция

ружья, тем больше реактивная сила. Это легко объяснить  из закона  сохранения

импульса,  который  гласит,  что  геометрическая  (т.е.   векторная)   сумма

импульсов тел,  составляющих  замкнутую  систему,  остаётся  постоянной  при

любых движениях и  взаимодействиях тел системы, т.е. 

Цель работы: 

Дать понятие  реактивного движения;

Показать применение закона сохранения импульса для реактивного  движения;

Дать представление  о реактивном движении в природе  и технике;

Показать огромный вклад ученых, инженеров в дело создания ракет, военной реактивной техники и космического пространства. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

                       

                                   Закон сохранения  импульса 

При взаимодействии тел их импульсов могут изменяться. В этом можно убедиться с помощью простого опыта. На рисунке (1,а) изображены два шарика одинаковой массы, подвешенные на нитях так. Чтобы шарики касались друг друга, а нити при этом были параллельны. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

                                                                    Рис.1 

      Правый  шарик отклоняют на некоторый  угол и отпускают (1,б). Вернувшись  в прежние положение и ударившись  о левый неподвижный шарик,  он останавливается. При этом  левый шарик приходит в движение и отклоняется на тот же угол (1,в).

       В данном случае очевидно, что  в результате взаимодействия  шаров импульс каждого из них  изменялся: на сколько уменьшился  импульс правого шара, на столько  же увеличился  импульс левого.

      Если  два или несколько тел взаимодействуют только между собой (т.е. не подвергаются воздействию внешних сил), то эти тела образуют

замкнутую систему.                                 

     Импульс каждого из тел, входящих в замкнутую систему, может меняться в результате их взаимодействия друг с другом. 
 

      Но векторная сумма  импульсов тел,  составляющих замкнутую  систему, не меняется  с течением времени  при любых движениях  и взаимодействиях  этих тел. 

        В этом заключается закон сохранения импульса. 
 
 

       Значит, несмотря на то, что импульс каждого из шаров при взаимодействии изменился, векторная сумма их импульсов после взаимодействия осталась такой же, как и до взаимодействия.  
 
 
 

Уравнения являются математической записью закона сохранения импульса.

Поскольку  в данном курсе рассматриваются только взаимодействия тел, движущихся вдоль одной прямой, то для записи закона сохранения импульса в скалярной форме достаточно одного уравнения, в котором входят проекции векторных величин на ось x                       

                                                                                                                                                       

                                                                                                                                                     

   

   
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

  Реактивное движение.

  Реактивное  движение. Закон сохранения импульса позволяет объяснить и получить основные уравнения, описывающие реактивное движение. Главной особенностью движения ракеты является то, что это движение тела с переменной массой. Выбрасывая ежесекундно определенную часть массы в виде газов сгоревшего топлива, ракета разгоняется. Чтобы учесть переменность массы ракеты, следует воспользоваться уравнением Ньютона в форме: Dp/Dt = 0.

  Здесь Dp = p2 - p1 - разность конечного и начального импульсов системы, состоящей из ракеты и испущенных за время Dt газов. Предполагается для простоты, что на ракету не действуют внешние силы (конечно, это не так, тяготение Земли очень важно, но в этом случае уравнения сильно усложняются). Введем обозначения :

  m - масса ракеты вместе с топливом ,

  v_р - скорость ракеты относительно Земли,

  v_г - скорость газов относительно Земли,

    v_гр - скорость газов относительно ракеты, 

  D_mг - масса газа, вытекшего из сопла ракеты за время Dt и равная уменьшению полной массы ракеты за это же время.

  Начальный импульс ракеты вместе с топливом относительно Земли в произвольный момент времени равен 

  

  Через время Dt масса ракеты становится равной m - D_mг, скорость ракеты относительно Земли получает приращение и становится равной v_р + D_vр. Таким образом, суммарный импульс ракеты и выброшенных газов относительно Земли равен

  

  Принято выражать скорость газов относительно Земли через их скорость относительно ракеты (скорость истечения) v_гр с помощью закона сложения скоростей: v_г = v_гр + v_р. Это векторное равенство, и так как в большинстве случаев скорость истечения газов противоположна скорости ракеты, то |v_г| < |v_гр|. Подставляя это равенство в выражение для импульса системы, получаем

  

  Преобразовывая уравнения получаем дифференциальное уравнение

  

  Оно носит  имя нашего великого соотечественника К. Э. Циолковского. Интегрируя обе части  уравнения в предположении постоянства  скорости истечения газов v_гр, находим закон возрастания скорости ракеты:

  

 

  Реактивный  двигатель.

         Двигатель, создающий необходимую  для движения силу тяги путём  преобразования исходной энергии в кинетическую энергию реактивной струи рабочего тела; в результате истечения рабочего тела из сопла двигателя образуется реактивная сила в виде реакции  (отдачи) струи, перемещающая в пространстве двигатель и конструктивно связанный с ним аппарат в сторону, противоположную истечению струи. В кинетическую (скоростную) энергию реактивной струи в Р. д. могут преобразовываться различные виды энергии (химическая, ядерная, электрическая, солнечная). Р. д. (двигатель прямой реакции) сочетает в себе собственно двигатель с движителем, т. е. обеспечивает собственное движение без участия промежуточных механизмов.

  Для создания реактивной тяги, используемой Р. д., необходимы: источник исходной (первичной) энергии, которая превращается в кинетическую энергию реактивной струи; рабочее тело, которое в виде реактивной струи выбрасывается из Р. д.; сам Р. д. - преобразователь энергии. Исходная энергия запасается на борту летательного или др. аппарата, оснащенного Р. д. (химическое горючее, ядерное топливо), или (в принципе) может поступать извне (энергия Солнца). Для получения рабочего тела в Р. д. может использоваться вещество, отбираемое из окружающей среды (например, воздух или вода); вещество, находящееся в баках аппарата или непосредственно в камере Р. д.; смесь веществ, поступающих из окружающей среды и запасаемых на борту аппарата. В современных Р. д. в качестве первичной чаще всего используется химическая энергия. В этом случае рабочее тело представляет собой раскалённые газы - продукты сгорания химического топлива. При работе Р. д. химическая энергия сгорающих веществ преобразуется в тепловую энергию продуктов сгорания, а тепловая энергия горячих газов превращается в механическую энергию поступательного движения реактивной струи и, следовательно, аппарата, на котором установлен двигатель. Основной частью любого Р. д. является камера сгорания, в которой генерируется рабочее тело. Конечная часть камеры, служащая для ускорения рабочего тела и получения реактивной струи, называется реактивным соплом.