Прибор демонстрирующий реактивное движение как сделать

Добавил пользователь Владимир З.
Обновлено: 02.09.2024

Реактивная тяга возникает за счёт того, что часть массы тела отбрасывается назад, и оставшееся тело приобретает импульс, направленный вперёд. На этом принципе работают сегнерово колесо, паровая турбина и всевозможные виды ракетных двигателей.

HTML-код для вставки

Еще видео на тему "Реактивное движение"

Измерить вес тела можно также пружинными весами (рис. 3). Груз давит на дно чаши и сжимает пружину внутри весов. Чем больше вес тела, тем больше сжатие пружины. Чтобы измерять вес, пружинные весы нужно предварительно проградуировать, используя эталонные грузы. Как возникает действие груза на пружинные весы? Известно, что все тела притягиваются Землей силой тяжести. Груз давит на чашу весов силой, равной по величине силе тяжести, которая уравновешивается пружиной. Эту силу называют весом тела.

Какое движение не является реактивным?

Ракета находится строго посередине между Землёй и Луной. Струя газа, выходящего из сопла ракеты, направлена в сторону Луны. Куда движется ракета?

Шланг расположен, как показано на рисунке. Что произойдёт, если подать воду с большим напором?

Человек, находясь в лодке на спокойной воде, начинает бросать камни в сторону берега. Как будет двигаться лодка?

Готовясь к празднованию Нового Года, я украшала квартиру воздушными шариками. Когда я надувала шарики, то один из них вырвался из рук и с большой скоростью полетел от меня в противоположную сторону. Я задала себе вопрос: что же произошло с шариком? Родители объяснили, что это реактивное движение. Неужели шарик летает так же, как ракета?

Гипотеза, которую я выдвинула в ходе исследования: возможно, реактивное движение встречается в природе и повседневной жизни.

Цели работы:

изучить физические принципы реактивного движения
выявить, где в природе и повседневной жизни встречается реактивное движение.

Чтобы подтвердить или опровергнуть мою гипотезу, я поставила перед собой задачи:

провести опыты, иллюстрирующие реактивное движение,
прочитать научно-популярную литературу о реактивном движении,
найти соответствующие материалы в Интернете,
создать презентацию по данной темe.

ИСТОРИЧЕСКАЯ СПРАВКА

Реактивное движение применялось еще при изготовлении первых пороховых фейерверочных и сигнальных ракет в Китаев Xвеке. В конце XVIII века индийские войска в борьбе с английскими колонизаторами использовали боевые ракеты на чёрном дымном порохе. В России пороховые ракеты были приняты на вооружение в начале XIX века.

Прародители реактивных двигателей:

греческий математик и механик Герон Александрийский (Приложение 2.1), создатель эолипила (геронов шар);
венгерский ученый Янош Сегнер (Приложение 2.3),который создал "сегнерово колесо";
Первым применить реактивное движение для полетов в космос предложил Н. И. Кибальчич;
Дальнейшая теоретическая разработка ракетоплавания принадлежит русскому ученому Циолковскому К.Э.
Его труды вдохновили С.П.Королёва на создание летательных аппаратов для полета человека в космос. Благодаря его идеям впервые в мире был осуществлен запуск искусственного спутника Земли ( 04.10.57г) и первого пилотируемого ИСЗ с летчиком - космонавтом на борту Ю.А. Гагариным ( 12 апреля 1961 г.).

ФИЗИЧЕСКИЕ ПРИНЦИПЫ РЕАКТИВНОГО ДВИЖЕНИЯ И УСТРОЙСТВО РАКЕТЫ

Реактивное движение основано на принципе действия и противодействия: если одно тело воздействует на другое, то при этом на него самого будет действовать точно такая же сила, но направленная в противоположную сторону.

Я провела опыт, который доказывает, что каждому действию есть равное противодействие. (видеофрагмент )

Современная космическая ракета это очень сложный и тяжелый летательный аппарат, состоящий из сотен тысяч и миллионов деталей. Она состоит из рабочего тела (т. е. раскаленных газов, образующихся в результате сгорания топлива и выбрасываемых в виде реактивной струи) и конечной "сухой" массы ракеты, остающейся после выброса из ракеты раскаленных газов (это оболочка ракеты, т. е. системы жизнеобеспечения космонавтов, аппаратура и т. д.). Для достижения космических скоростей применяют многоступенчатые ракеты. Когда реактивная газовая струя выбрасывается из ракеты, сама ракета устремляется в противоположную сторону, разгоняясь до 1-й космической скорости: 8 км/с.

Я провела опыт по взаимодействию тележек и доказала, что чем больше масса топлива, тем большую скорость приобретает ракета. Значит для полетов космос требуется огромное количество топлива.

РЕАКТИВНОЕ ДВИЖЕНИЕ В ПРИРОДЕ

Итак, где же в природе встречается реактивное движение? Рыбы плавают, птицы летают, звери бегают. Вроде бы все просто. Как бы не так. Охота к перемене мест у животных не каприз, а суровая необходимость. Хочешь есть – умей шевелиться. Не хочешь, чтобы тебя съели – умей улизнуть. Чтобы быстро передвигаться в пространстве, нужно развивать большие скорости.

Для этого, например, морской гребешок – обзавелся реактивным двигателем. Он энергично выбрасывает из раковины воду и пролетает расстояние, которое в 10-20 раз больше его собственной длины! Сальпа, личинки стрекоз, рыбы– все они используют принцип реактивного движения, для перемещения в пространстве. Осьминог развивает скорость до 50 км/час и это благодаря реактивной тяге. Он даже по суше может прогуляться, т.к. есть у него на этот случай запас воды за пазухой. Кальмар – самый крупный беспозвоночный обитатель океанских глубин передвигается по принципу реактивного движения.

В быту на примере душа на гибком шланге можно увидеть проявление реактивного движения. Стоит только пустить в душ воду, как рукоятка с распылителем на конце отклонится в противоположную вытекающим струям сторону.

На принципе реактивного движения основана работа дождевальных установок (Приложение 7.2) для полива посадок в садах и огородах. Напор воды вращает головку с распылителями воды.

Принцип реактивного движения помогает движению пловца. Чем сильнее пловец отталкивает воду назад, тем быстрее он плывёт. (Приложение 7.3)

Инженеры уже создали двигатель, подобный двигателю кальмара. Его называют водометом. (Приложение 7.4)

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

1. Я выяснила, что принцип реактивного движения это - физический закон действия и противодействия

2. Экспериментальным путем подтвердила зависимость скорости движения тела от массы, действующего на него другого тела.

3. Убедилась, что реактивное движение встречается в технике, быту и природе и даже мультфильмах.

4. Теперь, зная о реактивном движении, я могу избежать многих неприятностей, например, спрыгивая с лодки на берег, стреляя из ружья, включая душ и т. д.

Итак, я могу утверждать, что гипотеза, выдвинутая мною подтвердилась: принцип реактивного движения очень распространен в природе и повседневной жизни.

ЛИТЕРАТУРА

Автор: Власова Юлия, ученица 4 А класса МОУ СОШ № 16 с углубленны изучением отдельных предметов, город Лысьва Пермского края. Руководители: Калашникова Л.В., классный руководитель 4 А класса, Увицкая Е.С., учитель физики МОУ СОШ № 16 с углубленны изучением отдельных предметов, город Лысьва Пермского края.

Получайте бонусные рубли за вашу активность!

Нажмите на кнопку вашей социальной сети и поделитесь информацией с вашими друзьями.

Цели урока:

Дать понятие реактивного движения.
Рассмотреть устройство ракеты.
Показать применение закона сохранения импульса для реактивного движения.

Развивать познавательные интересы и творческие способности.
Способствовать расширению кругозора.
Дать представление о реактивном движении в природе и технике.

Воспитывать чувство гордости за нашу страну и народ: показать огромный вклад ученых, инженеров в дело создания многоступенчатой ракеты для освоения космического пространства.
Воспитывать эстетическое восприятие мира через демонстрацию и наглядность. Воспитывать бережное отношение к окружающему нас миру: природе, космосу.
Воспитать честность.

Тип урока: урок изучения новой темы.

Оборудование: ТСО, наглядность:

Организационный момент.
Актуализация знаний
Изучение нового материала
Демонстрация опытов
Первичная отработка ЗУН
Подведение итогов урока
Домашнее задание
Рефлексия

Ход урока

1. Организационный момент

Здравствуйте. Садитесь. Сегодня мы с вами проведем необычный урок. На предыдущих уроках вы сделали оригами в виде ракеты. Теперь у вас у каждого есть своя ракета, на которой вы изображены. Ваша задача ответив хотя бы на один вопрос приклеить вашу ракету к плакату. ( В конце урока учитель спрашивает, не забыли ли они ни кого? Конечно учителя. Учитель клеит свою ракету.)

2. Актуализация знаний

А) фронтальный опрос

- Что называется импульсом?

- Почему импульс – векторная величина?

- Назовите единицы измерения импульса тела в СИ.

- В чем заключается закон сохранения импульса?

- Напишите формулу закона сохранения импульса в векторном виде.

- При каких условиях выполняется этот закон?

Я сейчас покажу вам на слайде картинки из ваших учебников по физике 7, 8 и 9 класса (автора Перышкина А.В.), вам надо узнать класс, название того, что изображено на картинке.

3. Изучение нового материала

1) Объявление темы урока

Опыт с шариком.

Учитель: Мне нужны два добровольца. Надуйте шарик, вытяните руку, в которой шарик и по моей команде отпустите. Спасибо, присаживайтесь. Что Вы сейчас наблюдали?

Ученики: Движение шарика.

Учитель: Что является причиной движения шарика?

Ученики: Отделение части воздуха от шарика.

Учитель: Да, все правильно. Вы наблюдали движение шарика. Такое движение называется реактивным движением. Именно с этим видом движения мы сегодня с вами познакомимся.

(Озвучить цели урока, запись в тетрадях)

Рассмотрим несколько примеров, подтверждающих справедливость закона сохранения импульса.

Как происходили эти движения? Опишите каждое движение. Что общего у этих движений?

движение воздушного шарика, скользящего по нити между двумя штативами, из открытого отверстия из него с довольно большой скоростью вырывается струя сжатого воздуха.
вращение сегнерова колеса на примере коробки из-под сока, подвешенной на нити к лапке штатива,

Демонстрация движения воздушного шарика.

Объяснить это явление можно с помощью закона сохранения импульса. Пока отверстие шарика завязано, шарик с находящимся внутри него сжатым воздухом покоится, и его импульс равен нулю. При открытом отверстии из него с довольно большой скоростью вырывается струя сжатого воздуха. Движущийся воздух обладает некоторым импульсом, направленным в сторону его движения. Движение шарика является примером реактивного движения. Реактивное движение происходит за счет того, что от тела отделяется и движется какая-то его часть, в результате чего само тело приобретает противоположно направленный импульс.

(Доказать, используя закон сохранения импульса, как направлены импульсы струи сжатого воздуха и ракеты)

Демонстрация устройства, называемого сегнеровым колесом. Вода, вытекающая из сосуда конической формы (у нас из коробки из-под сока) через сообщающуюся с ним изогнутую трубку (у нас через отверстия по бокам коробки, сделанные на противоположных сторонах коробки по диагонали внизу) , вращает сосуд в направлении, противоположном скорости воды в струях.

Вывод: Реактивным движениемназывается движение, которое происходит за счет того, что от тела отделяется и движется какая-то его часть, в результате чего тело приобретает противоположно направленный импульс. (запись в тетрадях)

Учитель рассказывает о применении реактивного движения природой:кальмары, медузы, каракатицы. Набирая в себя воду, они, с силой выталкивая её, приобретают скорость, направленную в сторону, противоположную движению. Развивают скорость 60-70 км/ч.

Слайды . "Бешеный огурец".

Реактивное движение, например, выполняет ракета. Особенностью этого движения является то, что тело может ускоряться и тормозить без какой-либо внешней взаимодействия с другими телами. Продукты сгорания при вылет получают относительно ракеты некоторую скорость. Согласно закону сохранения импульса, сама ракета получает такой же импульс, как и газ, но направлен в другую сторону. Закон сохранения импульса нужен для расчета скорости ракеты.

Слово об ученых космонавтах.

Этот и другие полёты были совершены на ракетах, сконструированных отечественными учеными и инженерами под руководством Сергея Павловича Королёва.

Работа на местах

Учитель: Мы сейчас сконструируем ракету-носитель, которая выведет наш искусственный спутник на орбиту. Из каких частей она должна состоять?

отсек с космонавтами;
отсек с приборами;
бак с топливом;
бак с окислителем;
насосы;
камера сгорания;
сопло.

(учащиеся собирают космический корабль по заготовленным деталям корабля: клеят в тетрадь)

4. Первичная отработка ЗУН

А)Вам нужно выбрать те ситуации, в которых движение тела, по вашему мнению, является реактивным.

Ситуация 1: Сосулька, сорвавшись с крыши, падает на землю.

Ситуация 2: Автомат делает 300 выстрелов в минуту.

Ситуация 3: Каракатица перемещается в воде, сокращая мышцы своего тела.

Ситуация 4: Под давлением нагретого пара пробка вылетает из пробирки.

Ситуация 5: Лодка приходит в движение после того, как с нее в воду ныряет мальчик.

Ситуация 6: Летчик катапультируется из кабины самолета.

Ситуация 7: В воздухе взрывается снаряд.

Ситуация 8: Новогодняя петарда осветила ночное небо разноцветными огнями.

Ситуация 9: Всадник перелетает через голову, резко остановившейся лошади.

реактивное движение
импульс тела
Законы Ньютона
искусственные спутники Земли

Известна старинная легенда о богаче с мешком золотых, который, оказавшись на абсолютно гладком льду озера, замерз, но не пожелал расстаться с богатством. А ведь он мог спастись, если бы не был так жаден! А вы как поступили бы ?

(Ответ: Достаточно было оттолкнуть от себя мешок с золотом, и богач сам заскользил бы по льду в противоположную сторону по закону сохранения импульса).

5. Подведение итогов урока

6. Домашнее задание: п.22, упр.21(3).

7. Рефлексия

А сейчас, ребята, давайте, выразим свои чувства от урока. Проведем так называемое скрытое голосование. Выберите тот смайлик, который отражает ваше настроение, и опустите вот в эту коробочку.

Что такое реактивное движение?

Что касается авиалайнеров и военных самолетов, то принцип их работы чем-то напоминает взлет ракеты: физическое тело реагирует на выбрасываемую мощную струю газа, в результате чего оно движется в противоположную сторону. Это и есть основной принцип работы реактивных самолетов.

Законы Ньютона в реактивном движении

Инженеры основывают свои разработки на принципах устройства мироздания, впервые подробно описанных в работах выдающегося британского ученого Исаака Ньютона, жившего в конце 17 столетия. Законы Ньютона описывают механизмы гравитации и рассказывают нам о том, что происходит, когда предметы движутся. Они особенно четко объясняют движение тел в пространстве.

Второй закон Ньютона определяет, что сила движущегося предмета зависит от того, сколько материи он вмещает, иными словами, его массы и изменения скорости движения (ускорения). Значит, чтобы создать мощную ракету, необходимо, чтобы она постоянно выпускала большое количество высокоскоростной энергии. Третий закон Ньютона говорит о том, что на каждое действие будет равная по силе, но противоположная реакция – противодействие. Реактивные двигатели в природе и технике подчиняются этим законам. В случае с ракетой сила действия – материя, которая вылетает из выхлопной трубы. Противодействием является толчок ракеты вперед. Именно сила выбросов из нее толкает ракету. В космосе, где ракета практически не имеет веса, даже незначительный толчок от ракетных двигателей способен заставить большой корабль быстро лететь вперед.

Техника, использующая реактивное движение

Физика реактивного движения состоит в том, что ускорение или торможение тела происходит без влияния окружающих тел. Процесс происходит вследствие отделения части системы.

Примеры реактивного движения в технике – это:

явление отдачи от выстрела;
взрывы;
удары во время аварий;
отдача при использовании мощного брандспойта;
катер с водометным двигателем;
реактивный самолет и ракета.

Тела создают закрытую систему, если они взаимодействуют лишь друг с другом. Такое взаимодействие может привести к изменению механического состояния тел, образующих систему.

В чем заключается действие закона сохранения импульса?

Впервые этот закон был оглашен французским философом и физиком Р. Декартом. При взаимодействии двух или больше тел образовывается между ними замкнутая система. Любое тело при движении обладает своим импульсом. Это масса тела, умноженная на его скорость. Общий импульс системы равен векторной сумме импульсов тел, находящихся в ней. Импульс любого из тел внутри системы меняется вследствие их взаимного влияния. Общий импульс тел, находящихся в замкнутой системе, остается неизменным при различных перемещениях и взаимодействиях тел. В этом состоит закон сохранения импульса.

Примерами действия этого закона могут быть любые столкновения тел (бильярдных шаров, автомобилей, элементарных частиц), а также разрывы тел и стрельба. При выстреле из оружия происходит отдача: снаряд мчится вперед, а само оружие отталкивается назад. Из-за чего это происходит? Пуля и оружие формируют между собой замкнутую систему, где работает закон сохранения импульса. При стрельбе импульсы самого оружия и пули меняются. Но суммарный импульс оружия и находящейся в нем пули перед выстрелом будет равен суммарному импульсу откатывающегося оружия и выпущенной пули после стрельбы. Если бы пуля и ружье имели одинаковую массу, они бы разлетелись в противоположные стороны с одинаковой скоростью.

Закон сохранения импульса имеет широкое практическое применение. Он позволяет объяснить реактивное движение, благодаря которому достигаются наивысшие скорости.

Реактивное движение в физике

Самым ярким образцом закона сохранения импульса служит реактивное движение, осуществляемое ракетой. Важнейшей частью двигателя выступает камера сгорания. В одной из ее стенок находится реактивное сопло, приспособленное для выпуска газа, возникающего при сжигании топлива. Под действием высокой температуры и давления газ на огромной скорости выходит из сопла двигателя. Перед стартом ракеты ее импульс относительно Земли равняется нулю. В момент запуска ракета также получает импульс, который равняется импульсу газа, но противоположный по направлению.

Пример физики реактивного движения можно увидеть везде. Во время празднования дня рождения воздушный шарик вполне может стать ракетой. Каким образом? Надуйте воздушный шар, зажимая открытое отверстие, чтобы воздух не выходил из него. Теперь отпустите его. Воздушный шар с огромной скоростью будет гонять по комнате, подгоняемый воздухом, вылетающим из него.

История реактивного движения

История реактивных двигателей началась еще за 120 лет до н.э., когда Герон Александрийский сконструировал первый реактивный двигатель – эолипил. В металлический шар наливают воду, которая нагревается огнем. Пар, который вырывается из этого шара, вращает ее. Это устройство показывает реактивное движение. Двигатель Герона жрецы успешно применяли для открывания и закрывания дверей храма. Модификация эолипила – Сегнерово колесо, которое эффективно используется в наше время для полива сельскохозяйственных угодий. В 16-м столетии Джовани Бранка представил миру первую паровую турбину, которая работала на принципе реактивного движения. Исаак Ньютон предложил один из первых проектов парового автомобиля.

Первые попытки использования реактивного движения в технике для перемещения по земле относят к 15-17 столетиям. Еще 1000 лет назад китайцы имели ракеты, которые использовали как военное оружие. Например, в 1232 году, согласно хронике, в войне с монголами они использовали стрелы, оборудованные ракетами.

Первые попытки построения реактивного самолета начались еще в 1910 году. За основу были взяты ракетные исследования прошлых веков, где подробно повествовалось об использовании пороховых ускорителей, способных существенно сократить длину форсажа и разбега. Главным конструктором стал румынский инженер Анри Коанда, построивший летательный аппарат, работающий на основе поршневого двигателя. Первооткрывателем реактивного движения в технике по праву можно назвать инженера из Англии – Фрэнка Уитла, который предложил первые идеи по созданию реактивного двигателя и получил на них свой патент в конце XIX века.

Первые реактивные двигатели

Самолет обладал такими особенностями:

Аппарат имел два турбореактивных двигателя.
В носовой части располагался радиолокатор.
Максимальная скорость самолета достигала 900 км/час.

Прототипы современных авиалайнеров

В послевоенное время российскими конструкторами были созданы реактивные самолеты, ставшие в дальнейшем прототипами современных авиалайнеров.

И-250, более известный как легендарный МиГ-13, – истребитель, над которым трудился А. И. Микоян. Первый полет был произведен весной 1945 года, на то время реактивный истребитель показал рекордную скорость, достигшую 820 км/час. Запущены были в производство реактивные самолеты МиГ-9 и Як-15 .

В апреле 1945 года впервые в небо поднялся реактивный самолет П. О. Сухого - Су-5, поднимающийся и летающий за счет воздушно-реактивного мотокомпрессорного и поршневого двигателя, расположенного в хвостовой части конструкции.

После окончания войны и капитуляции фашистской Германии Советскому Союзу в качестве трофеев достались немецкие самолеты с реактивными двигателями JUMO-004 и BMW-003.

Первые мировые прототипы

Разработкой, тестированием новых авиалайнеров и их производством занимались не только немецкие и советские конструкторы. Инженерами США, Италии, Японии, Великобритании также было создано немало успешных проектов, применяемых реактивное движение в технике. К числу первых разработок с различными типами двигателей можно отнести:

Использование реактивного движения в технике послужило резким толчком для быстрого создания следующих реактивных летательных аппаратов и дальнейшего развития военного и гражданского самолетостроения.

Современные реактивные аппараты

С каждым годом авиалайнеры совершенствуются, ведь конструкторы со всего мира работают над тем, чтобы создавать аппараты нового поколения, способные летать со скоростью звука и на сверхзвуковых скоростях. Сейчас существуют лайнеры, способные вмещать большое количество пассажиров и грузов, обладающие огромными размерами и невообразимой скоростью свыше 3000 км/час, военная авиатехника, оборудованная современной боевой экипировкой.

Но среди этого многообразия имеются несколько конструкций реактивных самолетов-рекордсменов:

Авиационные исследования не стоят на месте, потому как реактивные самолеты – это основа стремительно развивающейся современной авиации. Сейчас проектируется несколько западных и российских пилотируемых, пассажирских, беспилотных авиалайнеров с реактивными двигателями, выпуск которых запланирован на ближайшие несколько лет.

К российским инновационным разработкам будущего можно отнести истребитель 5-го поколения ПАК ФА - Т-50, первые экземпляры которого поступят в войска предположительно в конце 2017 или начале 2018 года после испытания нового реактивного двигателя.

Природа - пример реактивного движения

Это устройство, которое обеспечивает движение с помощью силы воды, выбрасываемой под сильным напором. В устройство вода закачивается в камеру, а затем выпускается из нее через сопло, а судно движется в обратном выбросу струи направлении. Вода затягивается с помощью двигателя, работающего на дизеле или бензине.

Проявление в природе и технике реактивного движения подвластно одним и тем же законам мироздания. Человечество все больше использует эти законы для достижения своих целей не только в атмосфере Земли, но и на просторах космоса, и реактивное движение является этому ярким примером.

Читайте также: