Реактивнийрух в природі і техніці
РЕФЕРАТ ПОФІЗИКИ
Реактивний рух - рух, що виникає привідділенні від тіла з деякою швидкістю якої його частини.
Реактивна сила виникає без будь-якоговзаємодії із зовнішніми тілами.
Застосуванняреактивного руху в природі
Багато хто з насу своєму житті зустрічалися під час купання в морі з медузами. У всякому разі,в Чорному морі їх цілком вистачає. Але мало хто замислювався, що і медузи дляпересування користуються реактивним рухом. Крім того, саме такпересуваються і личинки бабок, і деякі види морського планктону. Інайчастіше ККД морських безхребетних тварин при використанні реактивногоруху набагато вище, ніж у техноізобретеній.
Реактивнийрух використовується багатьма молюсками - восьминогами, кальмарами,каракатиці. Наприклад, морський молюск-гребінець рухається вперед за рахунокреактивної сили струменя води, викинутої з раковини при різкому стисненні їїстулок.
Восьминіг
Каракатиця
Медуза
Каракатиця, як ібільшість головоногих молюсків, рухається у воді наступним способом. Воназабирає воду в зяброву порожнину через бічну щілину і особливу воронку попередутіла, а потім енергійно викидає струмінь води через лійку. Каракатицянаправляє трубку лійки в бік або назад і стрімко видавлюючи з неїводу, може рухатися в різні боки.
Сальпа - морська тварина з прозоримтілом, при русі приймає воду через передній отвір, причому водапотрапляє в широку порожнину, усередині якої по діагоналі натягнуті зябра. Яктільки тварина зробить великий ковток води, отвір закривається. Тодіповздовжні і поперечні м'язи сальпи скорочуються, все тіло стискається, і водачерез заднє отвір виштовхується назовні. Реакція витікає струменя штовхаєсальп вперед.
<p> Найбільшийінтерес представляє реактивний двигун кальмара. Кальмар є самимкрупним безхребетним мешканцем океанських глибин. Кальмари досягли вищогодосконалості в реактивній навігації. У них навіть тіло своїми зовнішніми формамикопіює ракету (або краще сказати - ракета копіює кальмара, оскільки йомуналежить у цій справі безперечний пріоритет). При повільному переміщеннікальмар користується великим ромбовидним плавцем, періодично згинається.Для швидкого кидка він використовує реактивний двигун. М'язова тканина - мантіяоточує тіло молюска з усіх боків, обсяг її порожнини становить майжеполовину обсягу тіла кальмара. Тварина засмоктує воду всередину мантійнихпорожнини, а потім різко викидає струмінь води через вузьке сопло і з великоюшвидкістю рухається поштовхами назад. При цьому всі десять щупальців кальмаразбираються у вузол над головою, і він набуває обтічної форми. Соплопостачено спеціальним клапаном, і м'язи можуть його повертати, змінюючинапрямок руху. Двигун кальмара дуже економічний, він здатнийрозвивати швидкість до 60 - 70 км/ч. (Деякі дослідники вважають, що навітьдо 150 км/год!) Недарма кальмара називають "живою торпедою". Згинаючи складеніпучком щупальця вправо, вліво, вгору або вниз, кальмар повертає в ту абоіншу сторону. Оскільки таке кермо в порівнянні з самим тваринам має дужевеликі розміри, то досить його незначного руху, щоб кальмар,навіть на повному ходу, легко міг ухилитися від зіткнення з перешкодою.Різкий поворот керма - і плавець мчиться вже у зворотний бік. Ось зігнули вінкінець лійки назад і ковзає тепер головою вперед. Вигнув її вправо - іреактивний поштовх відкинув його вліво. Але коли потрібно плисти швидко, воронказавжди стирчить прямо між щупальцями, і кальмар мчиться хвостом уперед, якбіг би рак - скороход, наділений жвавістю скакуна.
Якщо поспішатине потрібно, кальмари і каракатиці плавають, ундуліруя плавниками, - мініатюрніхвилі пробігають по них спереду назад, і тварина граціозно сковзає, зрідкапідштовхуючи себе також і струменем води, викинутої під мантії. Тоді добрепомітні окремі поштовхи, які отримує молюск в момент виверження водянихструменів. Деякі головоногі можуть розвивати швидкість до п'ятдесяти п'ятикілометрів на годину. Прямих вимірювань, здається, ніхто не виробляв, але про цеможна судити по швидкості і дальності польоту літаючих кальмарів. І такі,виявляється, є таланти в рідні у спрутів! Кращий пілот серед молюсків -кальмар стенотевтіс. Англійські моряки називають його - флайінг-сквид (В«літаючийкальмар В»). Це невелика тварина розміром з оселедця. Він переслідує риб з такоюстрімкістю, що нерідко вискакує з води, стрілою проносячись над їїповерхнею. До цьому прийому він вдається і рятуючи своє життя від хижаків - тунціві макрелей. Розвинувши у воді максимальну реактивну тягу, кальмар-пілот стартуєв повітря і пролітає над хвилями більше п'ятдесяти метрів. Апогей польоту живоїракети лежить так високо над водою, що літаючі кальмари нерідко попадають напалуби океанських суден. Чотири-п'ять метрів - не рекордна висота, на якупіднімаються в небо кальмари. Іноді вони злітають ще вище.
Англійськадослідник молюсків доктор Рис описав у науковій статті кальмара (довжиноювсього в 16 сантиметрів), який, пролетівши по повітрю неабияку відстань, впавна місток яхти, височів над водою майже на сім метрів.
Трапляється,що на корабель блискаючим каскадом обрушується безліч літаючих кальмарів.Античний письменник Требіус Нігер повідав одного разу сумну історію про кораблі,який нібито навіть затонув під вагою літаючих кальмарів, що впали на йогопалубу. Кальмари можуть злітати і без розгону.
Восьминогитеж вміють літати. Французький натураліст Жан Вераній бачив, як звичайнийвосьминіг розігнався в акваріумі і раптом задом вперед несподівано вискочив зводи. Описавши в повітрі дугу довжиною метрів в п'ять, він плюхнувся назад уакваріум. Набираючи швидкість для стрибка, восьминіг рухався не тільки за рахунокреактивної тяги, але і гріб щупальцями.
Мішкуваті восьминоги плавають, звичайно, гірше кальмарів, але в критичні хвилиниі вони можуть показати рекордний для кращих спринтерів клас. СпівробітникиКаліфорнійського акваріума намагалися сфотографувати восьминога, атакуючогокраба. Спрут кидався на видобуток з такою швидкістю, що на плівці, навіть призйомці на самих великих швидкостях, завжди виявлялися мастила. Значить, кидоктривав соті частки секунди! Зазвичай же восьминоги плавають порівняно повільно.Джозеф Сайнл, який вивчав міграції спрутів, підрахував: восьминіг розміром упівметра пливе по морю із середньою швидкістю близько п'ятнадцяти кілометрів на годину.Кожна струмінь води, викинута з лійки, штовхає його вперед (вірніше, назад,так як восьминіг пливе задом наперед) на два - два з половиною метри.
Реактивнийрух можна зустріти і в світі рослин. Наприклад, дозрілі плоди "скаженогоогірка "при самому легкому дотику відскакують від плодоніжки, а зутворився отвори з силою викидається клейка рідина з насінням.Сам огірок при цьому відлітає в протилежному напрямку до 12 м.
Знаючи закон збереженняімпульсу можна змінювати власну швидкість переміщення у відкритомупросторі. Якщо ви знаходитесь в човні і у вас є кілька важких каменів,то кидаючи каміння у певну сторону ви будете рухатися в протилежномунапрямку. Те ж саме буде і в космічному просторі, але там для цьоговикористовують реактивні двигуни.
Кожен знає, що постріліз гвинтівки супроводжується віддачею. Якщо б вага кулі дорівнювала б вазі гвинтівки, вониб розлетілись з однаковою швидкістю. Віддача виникає тому, щовідкидна маса газів створює реактивну силу, завдяки якій може бутизабезпечено рух як у повітрі, так і в безповітряному просторі. І чимбільше маса і швидкість вилітаючих газів, тим більшу силу віддачі відчуває нашеплече, чим сильніша реакція гвинтівки, тим більша реактивна сила.
Застосування реактивногоруху в техніці
Протягом багатьох столітьлюдство мріяло про космічні польоти. Письменники-фантасти пропонували самірізні засоби для досягнення цієї мети. В XVII столітті з'явилось оповідання французького письменника Сірано деБержерака ...
