«Реактивное движение в природе и технике»
Цели и задачи:
Цель:
Узнать что собой представляет и где встречается в природе и технике реактивное движение, а также самостоятельно создать модель для его демонстрации
Задачи:
• Изучить основные принципы реактивного движения
• Найти информацию о наиболее интересных способах реактивного движения
• Углубление и расширение знаний, полученных на уроках, повышение интереса к физике
• Формирование научного мировоззрения
• Развитие умения получать новые знания с помощью печатных источников и сети Интернет
• Создать модель реактивного движения
Что такое реактивное движение?
Реактивное движение – движение тела, возникающее при отделении от него с какой-либо скоростью некоторой его части, в результате чего само тело приобретает противоположно направленный импульс
Примеры реактивного движения в растительном мире
Реактивное движение можно обнаружить и в мире растений. В южных странах (и у нас на побережье Черного моря тоже) произрастает растение под названием "бешеный огурец". Латинское название рода Ecballium происходит от греческого слова со значением - - выбрасываю, по устройству плода, выбрасывающего семена. Плоды бешеного огурца сизо-зелёные или зелёные, сочные, продолговатые или продолговато-яйцевидные, длиной 4- -6 см, шириной 1,5--2,5, щетинистые, на обоих концах тупые, многосемянные. Семена удлинённые, мелкие, сжатые, гладкие, длиной около 4 мм. При созревании семян окружающая их ткань превращается в слизистую массу. При этом, в плоде образуется большое давление, в результате чего плод отделяется от плодоножки, а семена вместе со слизью с силой выбрасываются наружу через образовавшееся отверстие. Сами огурцы при этом отлетают в противоположном направлении. Стреляет бешеный огурец (иначе его называют «дамский пистолет») более чем на 12 м.
Примеры реактивного движения в животном мире
Каракатицы и осьминоги забирают воду в жаберную полость через боковую щель и особую воронку впереди тела, а затем энергично выбрасывает струю воды через воронку. Каракатица направляет трубку воронки в бок или назад и стремительно выдавливая из неё воду, может двигаться в разные стороны. Осьминоги, складывая щупальца над головой, придают своему телу обтекаемую форму и могут таким образом управлять своим движением, изменяя его направление. Осьминоги даже умеют летать. Французский натуралист Жан Верани видел, как обычный осьминог разогнался в аквариуме и вдруг задом вперед неожиданно выскочил из воды. Описав в воздухе дугу длиной метров в пять, он плюхнулся обратно в аквариум. Набирая скорость для прыжка, осьминог двигался не только за счет реактивной тяги, но и греб щупальцами.
Примеры реактивного движения в технике
В конце первого тысячелетия нашей эры в Китае изобрели реактивное движение, которое приводило в действие ракеты - бамбуковые трубки, начиненные порохом, они также использовались как забава
Раке́та - носи́тель ( РН ), также раке́та косми́ческого назначе́ния (РКН) — ракета, предназначенная для выведения полезной нагрузки в космическое пространство. Иногда термин «ракета - носитель» применяется в расширенном значении: ракета, предназначенная для доставки в заданную точку
История возникновения реактивного движения
Автором первого в мире проекта реактивного летательного аппарата, предназначенного для полета человека, был русский революционер – народоволец Н.И. Кибальчич. Его казнили 3 апреля 1881 г. за участие в покушении на императора Александра II. Свой проект он разработал в тюрьме после вынесения смертного приговора. Кибальчич писал: “Находясь в заключении, за несколько дней до своей смерти я пишу этот проект. Я верю в осуществимость моей идеи, и эта вера поддерживает меня в моем ужасном положении…Я спокойно встречу смерть, зная, что моя идея не погибнет вместе со мною”.
Пример реактивного движения
Отрежьте 4,5 м лески и проденьте ее через соломинку для коктейлей. На расстоянии 4 м друг от друга поставьте стулья и привяжите бечевку к спинкам стульев. Натяните бечевку как можно туже. Надуйте детский шарик и завяжите отверстие. Подвиньте соломинку к одному из стульев и липкой лентой прикрепите к ней шарик. Подвиньте шарик отверстием к одному из стульев и развяжите отверстие. Соломинка с прикрепленным к ней шариком скользит по бечевке и перестает двигаться при упоре в противоположный стул или при выходе всего воздуха из шарика. Почему? Мы наблюдали реактивное движение. Так называют движение тела, возникающее, когда от него с некоторой скоростью отделяется его часть. Когда мы отпустили шарик, его стенки с силой выталкивают воздух наружу, а сам шарик устремляется в противоположную сторону. Соломинка и бечевка не дают шарику крутиться произвольно, они направляют его движение.
Как возникает такое движение?
Внутри шарика воздух находится под давлением. Пока отверстие шарика завязано, шарик с воздухом внутри него покоится, а его импульс равен нулю:
p 0 = 0 .
При открытом отверстии из шарика с довольно большой скоростью вырывается струя сжатого воздуха. Движущийся воздух обладает некоторым импульсом, направленным в сторону его движения:
p 1 = m воздуха v 1 .
Согласно закону сохранения импульса суммарный импульс системы, состоящей из двух тел — шарика и воздуха в нём, — должен остаться таким же, каким был до начала истечения воздуха, т. е. равным нулю:
p 0 → = p 1 → + p 2 → = 0 .
Поэтому шарик начинает двигаться в противоположную струе воздуха сторону с такой скоростью, что его импульс равен по модулю импульсу воздушной струи.
p 2 = m шарика v 2 = m воздуха v 1.
Векторы импульсов шарика и воздуха направлены в противоположные стороны. В результате суммарный импульс взаимодействующих тел остаётся равным нулю.
Движение шарика является примером реактивного движения. Реактивное движение происходит за счёт того, что от тела отделяется и движется какая-то его часть, в результате чего само тело приобретает противоположно направленный импульс.
