Реактивное движение в природе

ФГОУ ВПО

Санкт-Петербургский государственный университет гражданской авиации Реферат Реактивное движение в природе Выполнил: Сибина Т.В.

учебная группа М-12

Проверил: Кресан И.В.

1. Понятие реактивного движения и реактивной тяги

2. Примеры реактивного движения в неживой природе

3. Примеры реактивного движения в животном мире:

а) морские животные б) насекомые

4. Приложение

5. Список литературы

1. Понятие реактивного движения и реактивной тяги

Реактивное движение (с точки зрения, примеров в природе) — движение, возникающее при отделении от тела с некоторой скоростью какой-либо его части.

Принцип реактивного движения основан на законе сохранения импульса изолированной механической системы тел:

То есть суммарный импульс системы частиц есть величина постоянная. При отсутствии внешних воздействий импульс системы равен нулю и изменить его возможно изнутри за счет реактивной тяги.

Реактивная тяга (с точки зрения, примеров в природе) — сила реакции отделяющихся частиц, которая приложена в точке центра истечения (у ракеты — центр среза сопла двигателя) и направлена противоположно вектору скорости отделяющихся частиц.

где

— масса рабочего тела (ракеты)

— общее ускорение рабочего тела

— скорость истечения отделяющихся частиц (газов)

— ежесекундный расход топлива

2. Примеры реактивного движения в неживой природе

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 (рис 1). Семена удлинённые, мелкие, сжатые, гладкие, узко-окаймленные, 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 (рис 2).

3. Примеры реактивного движения в животном мире:

а) Морские животные

Многие морские животные пользуются для передвижения пользуются реактивным движением, среди них медузы, морские гребешки, осьминоги, кальмары, каракатицы, сальпы, некоторые виды планктона. Все они используют реакцию выбрасываемой струи воды, отличие состоит в строении тела, а следовательно в способе забора и выброса воды.

Морской моллюск-гребешок (рис 3) движется за счет реактивной силы струи воды, выброшенной из раковины при резком сжатии ее створок. Он применяет этот вид движения в случае опасности.

Каракатицы (рис 4) и осьминоги (рис 5) 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.

Сальпа (рис 6) — морское животное с прозрачным телом, при движении принимает воду через переднее отверстие, причем вода попадает в широкую полость, внутри которой по диагонали натянуты жабры. Как только животное сделает большой глоток воды, отверстие закрывается. Тогда продольные и поперечные мускулы сальпы сокращаются, все тело сжимается и вода через заднее отверстие выталкивается наружу.

Кальмары (рис 7). Мышечная ткань — мантия окружает тело моллюска со всех сторон, объем ее полости составляет почти половину объема тела кальмара. Животное засасывает воду внутрь мантийной полости, а затем резко выбрасывает струю воды через узкое сопло и с большой скоростью двигается толчками назад. При этом все десять щупалец кальмара собираются в узел над головой, и он приобретает обтекаемую форму. Сопло снабжено специальным клапаном, и мышцы могут его поворачивать, изменяя направление движения. Двигатель кальмара очень экономичен и способен развивать скорость до 60 — 70 км/ч. Изгибая сложенные пучком щупальца вправо, влево, вверх или вниз, кальмар поворачивает в ту или другую сторону. Поскольку такой руль по сравнению с самим животным имеет очень большие размеры, то достаточно его незначительного движения, чтобы кальмар, даже на полном ходу, легко мог увернуться от столкновения с препятствием. Но когда нужно плыть быстро, воронка всегда торчит прямо между щупальцами, и кальмар мчится хвостом вперед.

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 (см. Приложение).

Лучший пилот среди моллюсков — кальмар стенотевтис. Моряки называют его — «летающий кальмар». Он преследует рыб с такой стремительностью, что нередко выскакивает из воды, стрелой проносясь над ее поверхностью. К этой уловке он прибегает и спасая свою жизнь от хищников — тунцов и макрелей. Развив в воде максимальную реактивную тягу, кальмар-пилот стартует в воздух и пролетает над волнами более пятидесяти метров. Апогей полета живой ракеты лежит так высоко над водой, что летающие кальмары нередко попадают на палубы океанских судов. Четыре-пять метров — не рекордная высота, на которую поднимаются в небо кальмары. Иногда они взлетают еще выше.

Английский исследователь моллюсков доктор Рис описал в научной статье кальмара (длиной всего в 16 сантиметров), который, пролетев по воздуху изрядное расстояние, упал на мостик яхты, возвышавшийся над водой почти на семь метров.

Случается, что на корабль сверкающим каскадом обрушивается множество летающих кальмаров. Античный писатель Требиус Нигер поведал однажды печальную историю о корабле, который будто бы даже затонул под тяжестью летающих кальмаров, упавших на его палубу.

б) Насекомые

Подобным образом перемещаются и личинки стрекоз. Причём не все, а длиннобрюхие, активно плавающие личинки стоячих (сем. Коромысла) и текучих (сем. Кордулегастры) вод, а также короткобрюхие ползающие личинки стоячих вод. Реактивное движение личинка использует главным образом в минуту опасности для того, чтобы быстро переместиться на другое место. Такой способ передвижения не предусматривает точного маневрирования и не пригоден для погони за добычей. Но личинки коромысел и не гоняются ни за кем — они предпочитают охоту из засады.

Задняя кишка личинки стрекозы, помимо своей основной функции, выполняет еще и роль органа движения. Вода заполняет заднюю кишку, затем с силой выбрасывается, и личинка перемещается по принципу реактивного движения на 6−8 см.

реактивный движение природа техника Приложение Рис. 1

Рис. 2

Рис. 3

Рис. 4

Рис. 5

Рис. 6

Рис. 7

Рис. 8

Конструкция водометного двигателя

Корпус водовода служит для забора воды и подачи ее на лопасти импеллера.

В передней части водовод имеет гнездо для крепления опорного узла гребного вала; в противоположной части водовода имеется фланец для крепления обечайки импеллера. Водовод крепится к транцу катера. Защитная решетка предотвращает повреждение импеллера посторонними предметами. Для очистки водомета служит смотровой лючок.

Импеллер (гребной вал) передним концом опирается на подшипники опорного узла.

Крутящий момент на импеллер передается через штифт предохранительной муфты.

Герметичность полости подшипников обеспечивают манжеты, а так же прокладка.

На заднем конце гребного вала установлены: обтекатель, импеллер, втулка с пружинной шайбой и гайкой.

Втулка скольжения вращается в резинометаллическом подшипнике спрямляющего аппарата (втулка Гудрича), запрессованного в бронзовую втулку спрямляющего аппарата.

Резинометаллический подшипник работает только в водной среде

Управление катером с водометом

Управление катером осуществляется изменением направления струи, выбрасываемой из сопла. При движении катера вперед рулевое перо стоит параллельно килю. Для поворота катера влево или вправо достаточно повернуть рулевое колесо в соответствующую сторону на угол НЕ БОЛЕЕ

90?.

Для включения заднего хода достаточно повернуть рулевое колесо против часовой стрелки на 1 оборот (360?). При этом струя воды, выходящая из сопла, перекрывается рулевым пером и, отражаясь, уходит под днище катера по боковым каналам заднего хода.

В зависимости от степени перекрытия струи рулевым пером происходит маневрирование катера или на заднем ходу.

Стационарный двигатель для водомета

Водомет устанавливается на катерах и лодках оснащенных стационарным двигателем.

Основными требованиями к стационарным двигателям работающим с водометным движителем являются:

мощность от 100 л.с. до 150 л.с.;

диапазон оборотов вала 3700−4200 об/мин;

крутящий момент на валу, макс, 290 н.м.

Список литературы

1. Купов А., Виноградов А. «Реактивное движение в природе и технике»

2. Большая Российская энциклопедия, 1999 с 456,476−477

3. Флора СССР в 30 томах. Издательство Академии Наук СССР, 1957 Т 24, с 109−110

4. Интернет-энциклопедия «Википедия»

5. Билимович Б. Ф. «Физические викторины»

6. http://lifecity.com.ua/?l=knowledge&mod=view&id=328

7. http://www.yurgakater.ru/jet-drive.htm