Презентация для урока физики "Реактивное движение"

Сергей Павлович Королев (1906-1966).

Основоположник практической космонавтики.

Под его руководством был создан и запущен первый в мире искусственный спутник Земли.

Искусственные спутники земли.

Под руководством Королева созданы баллистические и геофизические ракеты, первые искусственные спутники Земли, спутники различного назначения («Электрон», «Молния-1», «Космос», «Зонд»), космические корабли «Восток», «Восход».

12 апреля 1961 г. С. П. Королев снова поражает мировую общественность. Создав первый пилотируемый космический корабль «Восток», он реализует первый в мире полет человека — гражданина СССР Юрия Алексеевича Гагарина по околоземной орбите.

Юрий Алексеевич Гагарин (1934-1968).

Российский космонавт, летчик-космонавт СССР, полковник, Герой Советского Союза. Впервые в истории человечества совершил полет в космос на космическом корабле «Восток». Участвовал в обучении и тренировке экипажей космонавтов. Погиб во время тренировочного полета на самолете. Имя Гагарина носят учебные заведения, улицы и площади многих городов мира. Именем Гагарина назван кратер на обратной стороне Луны.

Реактивное движение

Сергей Павлович Королев (1906-1966)

• Основоположник практической космонавтики.
• Под его руководством был создан и запущен первый в мире искусственный спутник Земли.

Искусственные спутники земли

• Под руководством Королева созданы баллистические и геофизические ракеты, первые искусственные спутники Земли, спутники различного назначения(«Электрон», «Молния-1», «Космос», «Зонд»), космические корабли «Восток», «восход».

• 12 апреля 1961 г. С. П. Королев снова поражает мировую общественность. Создав первый пилотируемый космический корабль «Восток», он реализует первый в мире полет человека — гражданина СССР Юрия Алексеевича Гагарина по околоземной орбите.

Юрий Алексеевич Гагарин (1934-1968)

• Российский космонавт, летчик -космонавт СССР, полковник, Герой Советского Союза. Впервые в истории человечества совершил полет в космос на космическом корабле «Восток». Участвовал в обучении и тренировке экипажей космонавтов. Погиб во время тренировочного полета на самолете. Имя Гагарина носят учебные заведения, улицы и площади многих городов мира. Именем Гагарина назван кратер на обратной стороне Луны.

• Первый космонавт планеты
• 12 апреля 1961 года Ю.А.Гагарин совершил полет в космос, облетев земной шар за 1 ч 48 мин

• Законы Ньютона позволяют объяснить очень важное механическое явление — реактивное движение. Так называют движение тела, возникающее при отделении от него с какой-либо скоростью некоторой его части. Реактивное движение описывается, исходя из закона сохранения импульса.

Вывод формулы скорости ракеты при взлете

Согласно третьему закону Ньютона:

F 1 = - F 2 ,

где F 1 – сила, с которой ракета действует на раскаленные газы, а F 2 – сила, с которой газы отталкивают от себя ракету.

Модули этих сил равны: F 1 = F 2.

Именно сила F 2 является реактивной силой. Рассчитаем скорость, которую может приобрести ракета.

Если импульс выброшенных газов равен V г • m г , а импульс ракеты V р • m р , то по закону сохранения импульса, получаем:

V г • m г = V р• m р ,

Откуда скорость ракеты:

V р = V г • m г / m р

Мещерский Иван Всеволодович (1859—1935)

Несложные преобразования закона изменения импульса приводят к уравнению Мещерского:

Здесь m – текущая масса ракеты, - ежесекундный расход массы,

vrel – скорость газовой струи (т.е. скорость истечения газов относительно ракеты),

F – внешние силы, действующие на ракету.

По форме это уравнение напоминает второй закон Ньютона, однако, масса тела m здесь меняется во времени из-за потери вещества.

К внешней силе F добавляется дополнительный член , который может быть истолкован как реактивная сила.

Константин Эдуардович Циолковский (1857-1935).

Дал общие основы теории реактивного движения, разработал основные принципы и схемы реактивных летательных аппаратов, доказал необходимость использования многоступенчатой ракеты для межпланетных полетов

Применив уравнение Мещерского к движению ракеты, на которую не действуют внешние силы, и проинтегрировав уравнение, получим формулу Циолковского:

• Первые попытки создания авиационного реактивного двигателя относя с 1849 году. Когда военный инженер и.М. Третесский предложил для передвижения аэростата использовать силу реактивной струи сжатого газа

Кибальчич

• В 1881 году разработал проект летательного аппарата тяжелее воздуха с реактивным двигателем.
• Конечно, это были первые попытки использовать силу реактивной струи для летательных аппаратов.

Н.Е. Жуковский

• «Отец русской авиации» - впервые разработал основные вопросы теории реактивного движения, является по праву основоположником этой теории.

• Принцип действия ракеты очень прост.
• Ракета с большой скоростью выбрасывает вещество (газы), воздействуя на него с большой силой. Выбрасываемое вещество с той же, но противоположно направленной силой, в свою очередь, действует на ракету и сообщает ей ускорение в противоположном направлении.
• Если нет внешних сил, то ракета вместе с выброшенным веществом является замкнутой системой.
• Импульс такой системы не может меняться во времени. На этом положении и основана теория движения ракет.

Ракетный двигатель

• Реактивный двигатель, не использующий для работы окружающую среду.

Реактивное движение в животном мире.

• Реактивное движение свойственно осьминогам, кальмарам, каракатицам, медузам – все они, без исключения, используют для плавания реакцию (отдачу) выбрасываемой струи воды.
• Именно это дало повод назвать кальмаров биологическими ракетами.
• Инженеры уже создали двигатель, подобный двигателю кальмара.
• Его называют водометом.
• В нем вода засасывается в камеру.
• А затем выбрасывается из нее через сопло; судно движется в сторону, противоположную направлению выброса струи.
• Вода засасывается при помощи обычного бензинового или дизельного двигателя.

Реактивное движение в растительном мире

Примеры реактивного движения можно обнаружить и в мире растений. Например, созревшие плоды “бешеного” огурца при самом лёгком прикосновении отскакивают от плодоножки и из образовавшегося отверстия с силой выбрасывается горькая жидкость с семенами; сами огурцы при этом отлетают в противоположном направлении.

ПЕРВЫЕ ЖИВОТНЫЕ В КОСМОСЕ

•     3 ноября 1957 года обычная, подобранная на улице дворняга Лайка стала первым животным, совершившим космический полет, который открыл путь в космос человеку. Лайка выступала в роли камикадзе. Космический корабль, на котором она летала, не имел спускаемого аппарата, и собака была обречена сгореть вместе со спутником в верхних слоях атмосферы.

Обезьяны в космосе

• До полёта людей в космос в космическое пространство запускали некоторых животных , в том числе многочисленных обезьян , в целях изучения биологического воздействия космических путешествий. США запускали обезьяну в космос первоначально между 1948—1961 и по одному полёту в 1969 и в 1985 годах. Франция запускала двух обезьян в космических полётах в 1967 году. Советский Союз и Россия запускали обезьян между 1983 и 1996 годами. Большинство обезьян находились под анестезией до самого приземления. В рамках космических программ в космос летали тридцать две обезьяны; у каждой было только по одной миссии. Многочисленные обезьяны из резерва также прошли программы подготовки, но так никогда и не летали. Были использованы обезьяны из нескольких видов, в том числе макак-резусы , макаки-крабоеды и обыкновенные беличьи обезьяны, а также свинохвостые макаки.

Крысы и мыши

• физиологические возможности лабораторных крыс оказались достаточными для приспособления к невесомости и восстановления после неё. Существенно то, что основная тяжесть адаптации приходится на начало полёта, а с увеличением его длительности организм привыкает. Поэтому можно ожидать, что и более длительные полёты не окажутся для млекопитающих фатальными.

Лунные черепахи

• В рамках «лунной программы СССР» летно-конструкторские испытания корабля 7К-Л1 предусматривали изучить, как перегрузки при возвращении со второй космической скоростью и радиационная обстановка на лунной трассе скажутся на живых организмах. По совету ученых Академии наук для «биологической индикации» трассы в космос решили отправить среднеазиатских степных черепах: им не требуется большого запаса кислорода, они могут полторы недели ничего не есть и длительное время находиться как бы в летаргическом сне

ПРИМЕНЕНИЕ

• Теоретически ракетным двигателем предельных возможностей является фотонный (квантовый), в котором реактивная струя образуется квантами излучения. Возможная область применения фотонного ракетного двигателя – межзвездные полеты, но …