Реферат: Реактивное движение
Кто не знает, что такое ракета? Но законы, по которым возможно движение ракеты, известны немногим. В данном реферате мы решили раскрыть суть реактивного движения - движения, происходящего при отсоединении от тела его части.
Дата добавления на сайт: 20 марта 2025
Муниципальное бюджетное общеобразовательное учреждение
Средняя школа №4 г. Стрежевой с углубленным изучением отдельных предметов
Реферат на тему:
«Реактивное движение»
Выполнили: Гончаров Кирилл и Жуков Игорь,
ученики 9а класса
Руководитель: Серебренникова О.В.,
учитель физики
г.
Стрежевой
Введение
Кто не знает, что такое ракета? Но законы, по которым возможно движение ракеты, известны немногим. В данном реферате мы решили раскрыть суть реактивного движения - движения, происходящего при отсоединении от тела его части.
Цель: узнать, что такое реактивное движение, как оно проявляется в ракете и как его используют люди.
Задачи: найти информацию о реактивном движении, про ракеты, а также построить собственную модель ракеты на топливе.
1. Что такое реактивное движение
Реактивное движение - это движение, происходящее при отделении от тела его части. В случае с ракетой сила, приводящая ракету в движение, образуется при преобразовании химической энергии топлива в кинетическую энергию струи газов, выходящих в обратную направлению движения ракеты сторону.
В течение многих веков человечество мечтало о космических полетах. Писатели-фантасты придумывали множество путей выхода в космос. Но ни один из них не смог придумать научно обоснованный способ попасть за пределы Земли, который еще бы и работал в тех условиях. Это смог сделать русский ученый К.Э. Циолковский. Именно он показал, что единственный способ дойти до космоса - это создать ракету - летательный аппарат с двигателем на реактивной тяге- силе, образующейся при отделении от тела его части.
Уравнение реактивной тяги:
При сгорании топлива в камере сгорания ракеты образуются газы, нагретые до высокой температуры. При действии двигателя в течение короткого интервала времени t из сопла ракеты выбрасываются со скоростью u относительно ракеты горячие газы массой m. Ракета и выбрасываемые ее двигателем газы взаимодействуют между собой. На основании закона сохранения импульса при отсутствии внешних сил сумма векторов импульсов взаимодействующих тел остается постоянной:
,из чего выходит
,где m- массы ракеты и газов, v - изменение скорости ракеты, u - скорость газов.
Разделим обе части равенства на интервал времени t, в течение которого работали двигатели ракеты:
Произведение массы ракеты m на ускорение ее движения a по определению равно силе, вызывающей это ускорение:
Но эта формула справедлива только тогда, когда на ракету не действуют другие силы, кроме реактивной тяги. Если же есть некоторая внешняя сила F, то формула принимает вид
.Это уравнение выведено профессором Петербургского университета И.В. Мещерским и носит его имя.
Рис.2. Иван Всеволодович Мещерский
Также реактивное движение встречается в природе у некоторых животных, в основном водных, например, у кальмаров. Отдача при выстреле - это также проявление реактивной силы.
2. Ракета
Раке́та- летательный аппарат, двигающийся в пространстве за счёт действия реактивной тяги, возникающей только вследствие отброса части собственного тела аппарата и без использования вещества из окружающей среды. Поскольку полёт ракеты не требует обязательного наличия окружающей воздушной или газовой среды, то он возможен не только в атмосфере, но и в вакууме, то есть в космосе. Словом ракета обозначают широкий спектр летающих устройств от праздничной петарды до космической ракеты-носителя.
Ракеты использовались людьми с ранних времен. Истоки возникновения ракет большинство историков относят ко временам китайской династии Хань (206 год до н. э.-220 н. э.), к открытию пороха и началу его использования для фейерверков и развлечений.Описание летающих «огненных стрел», применявшихся китайцами, показывает, что эти стрелы были ракетами. К ним прикреплялась трубка из уплотненной бумаги, открытая только с заднего конца и заполненная горючим составом. Этот заряд поджигался, и затем стрела выпускалась с помощью лука. Тот же принцип использовали многие другие государства, начиная с монголов в XIIIвеке и заканчивая нынешними высокоточными ракетными снарядами.
Основные силы, действующие на ракету в полёте:
Тяга двигателя - реактивная тяга (см. Что такое реактивное движение)
При движении в атмосфере - лобовое сопротивление.
Подъёмная сила (в основном несущественна).
Несмотря на то, что ракета - это идеальный транспорт (из ныне существующих) для космических путешествий, использовать ракеты для непосредственно полетов в космос человек научился совсем недавно. В 1957 году в СССР была создана межконтинентальная баллистическая ракета (боевая) Р-7, которую позже приспособили под перевозку первого искусственного спутника. С тех пор ракеты стали использовать для полетов. Самый известный - это «кругосветное путешествие» Алексея Гагарина 12 апреля 1961 года. Этот день вошел в историю как День Космонавтики.
. Строение ракеты
Простейшая схема ракеты включает всего два элемента:
корпус в форме трубы с отверстием на одной стороне для истечения газов;
топливо, сжигаемое для создания реактивной тяги.
Рис. Строение современной космической ракеты
Настоящая схема ракеты намного сложнее. Обычно, когда создают ракету, самое главное, что продумывают, это ее ступенчатость. Ступени в ракете содержат топливо. Когда топливо заканчивается, ступень отделяется от ракеты. Ракеты с одной ступенью - это обычно боевые ракеты и модели ракет. Для них не нужно много топлива, поэтому можно обойтись одним топливным баком. В космических ракетах используется многоступенчатая схема. Это связано с тем, что нужно огромное количество топлива, чтобы поднять ракету в космос, а увеличение массы ракеты влечет дальнейшее увеличение необходимости в топливе.
Более конкретное строение ракеты обуславливается нуждами конструкторов. Например, для боевых ракет важна скорость и компактность, в то время как для исследователей важнее надежность и грузоподъемость. Для моделей ракет во главе угла встает простота в изготовлении и безопасность.
В настоящее время в космонавтике используются ракеты Атлас V, Ариан 5, Протон, Дельта-4, Союз-2 и многие другие.
Чтобы преодолеть притяжение небесного тела, ракете нужно развить определенную скорость. Эта скорость называется космической. В основном используют две космические скорости:
первая - при которой ракета становится спутником небесного тела. Для Земли она равна примерно 8 км/с;
вторая - при которой ракета преодолевает притяжение небесного тела. Для Земли она равна 11,2 км/с.
. Ракетное топливо
Ракетное топливо - это вещество, используемое в двигателе ракеты для создания реактивной тяги и ускорения ракеты.
Топливо бывает разное. В основном в космических ракетах используется химическое топливо. При использовании этого вида топлива происходят реакции с выделением энергии, благодаря которым ракета движется.
Жидкое химическое ракетное топливо делится на окислитель и восстановитель. Оба компонента находятся в разных баках в конструкции ракеты. Смешивание происходит в момент запуска и полета. Происходит окислительно-восстановительная реакция с выделением энергии, и ракета летит. Также существует такое понятие, как монотопливо. Это топливо, в котором окислителем и восстановителем является одно вещество. Наиболее распространенным химическим топливом является водород и его смеси с различными веществами (кислородом, фтором и т.д.)
В качестве источника энергии в ядерном ракетном топливе используется энергия распада изотопов. Данный вид топлива слабо распространен и используется в основном в экспериментах.
Два других типа топлива - электрореактивное и механическое - используются в моделях ракет. Электрореактивное топливо использует электроэнергию, а механическое - энергию сжатых газов.
. Применение ракет
Естественно, что если бы от ракет не было бы никакого толку, их бы и не изобретали. На сегодняшний день ракеты используются в таких отраслях, как:
военном деле - ракеты-носители боевых зарядов. Ракеты «земля-земля», «земля-воздух», межконтинентальные и т.д. История этого дела началась еще до нашей эры;
космонавтике - самая развивающаяся область ракетостроения. Множество ракет разных конструкций, начиная с 60-х годов прошлого века, а также использование ракетных двигателей в конструкции различных космических объектов, таких, как станции, спутники и т.д.;
научной деятельности - использование ракет в метеорологической деятельности, исследовании атмосферы и прочее;
хобби - модели ракет для своего удовольствия, а также в спортивных целях. (Один из подобных примеров находится в практической части.)
Практическая часть
ракета реактивный модель
Тема: Реактивное движение. Создание ракеты.
Цель: создать модель ракеты.
Оборудование: Бутылка 1.5 л, колпачок-клапан, ниппель (заплатка для шины с клапаном для накачивания), пластилин, вода (топливо).
Ход работы:
Ракета основана на переходе потенциальной энергии воды в кинетическую энергию воды. Газ мощно выдавливает воду из бутылки, и ракета летит.
. К бутылке 1.5 л приделываем колпачок-клапан.
. На днище бутылки делаем отверстие.
. Используя пластилин, вставляем ниппель в отверстие.
. Заливаем полбутылки воды.
. Чтобы запустить ракету, накачиваем ее насосом через ниппель, а затем открываем колпачок.
Рис. 6(в). Приблизительное расстояние полета - до 10 м
(Камера не сфокусировалась, ракета - это черное пятно в небе)
Вывод: на модели ракеты мы убедились в существовании реактивной тяги и реактивного движения.
Заключение
Ракетостроение - это очень интересная область науки. История ракетостроения началась с давних времен. В наше время ракеты - это основной космический транспорт, а также один из видов вооружения, для ученых - удобное средство исследования, а для обычных людей - интересное хобби, занятие для себя.
Вывод: Используя источники информации, мы сумели найти информацию о реактивном движении, его причинах, а также о том, какую пользу оно несет людям. Кроме того, мы построили действующую модель ракеты на реактивном топливе.
Литература
1.http://wikipedia.org - Википедия.
2.http://sch119comp2.narod.ru/0103.htm - Реактивное движение. Уравнение Мещерского.
.http://lifehacker.ru/2012/06/25/water-rocket/ - Модель водяной ракеты
.С.В. Громов, Н.А. Родина - Физика. Учебник для 8 класса общеобразовательных учреждений. - 2001 год, Москва, «Просвещение»