Оглавление:
У вас нет времени на реферат или вам не удаётся написать реферат? Напишите мне в whatsapp — согласуем сроки и я вам помогу!
В статье «Как научиться правильно писать реферат», я написала о правилах и советах написания лучших рефератов, прочитайте пожалуйста.
Собрала для вас похожие темы рефератов, посмотрите, почитайте:
Введение
Веками человечество мечтало о космических полетах. Писатели-фантасты предлагали различные средства для достижения этой цели. В XVII веке появился рассказ французского писателя Сирано де Бержерака о полете на Луну. Герой этой истории добрался до Луны в железной повозке, над которой он всегда бросал сильный магнит. Привлеченная ею, колесница поднималась над землей, пока не достигла луны. А барон Мюнхгаузен сказал, что он взобрался на луну на стебле фасоли. Но ни один ученый, ни один писатель на протяжении многих веков не мог назвать единственное средство, доступное человеку для того, чтобы преодолеть силу земной гравитации и полететь в космос. Это мог сделать русский ученый Константин Эдуардович Циолковский (1857-1935). Он показал, что единственной машиной, способной преодолевать гравитацию, является ракета, т.е. машина с реактивным двигателем, использующая топливо и окислитель на самой машине. Ракета «Циолковский» — баллистический самолет.
Законы Ньютона
Законы Ньютона объясняют очень важное механическое явление — движение струи. Это имя дается движению тела, которое происходит, когда часть тела отделяется от него с определенной скоростью. Например, возьмите резиновый мяч ребенка, надуйте его и отпустите. Увидим, что сам мяч летит в противоположном направлении, когда воздух выходит из него в одном направлении. Это и есть движение струи.
Согласно принципу реактивного движения, некоторые представители животного мира движутся, например, кальмары и осьминоги. Периодически выбрасывая воду, они достигают скорости 60-70 км/ч. Медузы, кальмары и некоторые другие животные двигаются подобным образом.
Примеры реактивного движения также можно найти в растительном мире. Например, спелый плод «сумасшедшего» огурца при малейшем прикосновении отскакивает от стебля, а горькая жидкость, содержащая семена, насильно выбрасывается из ямы, образовавшейся на месте отрубленного стебля; сами огурцы улетают в обратном направлении.
Реактивное движение, происходящее при выбросе воды, можно увидеть на следующих примерах. Налейте воду в стеклянную воронку, подключенную к резиновому шлангу, который D — образный наконечник (см. рисунок). Мы увидим, что когда вода начинает выходить из трубы, сама труба движется и отклоняется в противоположном направлении.
Ракетные полеты основаны на принципе движения реактивных самолетов. Современная космическая ракета — очень сложный самолет, состоящий из сотен тысяч и миллионов деталей. Масса ракеты огромна. Она состоит из массы рабочего тела (т.е. светящихся газов, образующихся при сгорании топлива и высвобождающихся в виде струи) и конечной или, как говорят, «сухой» массы ракеты, которая остается после того, как из ракеты высвобождается рабочее тело.
Сухая» масса ракеты, в свою очередь, состоит из массы конструкции (т.е. оболочки ракеты, двигателей и системы управления) и массы полезной нагрузки (т.е. научного оборудования, оболочки пульта дистанционного управления) и массы полезной нагрузки (т.е. научного оборудования, оболочки пульта дистанционного управления) на орбиту космического аппарата, экипажа и системы жизнеобеспечения корабля).
Когда рабочий орган заканчивается, пустые резервуары, дополнительные части корпуса и т.д. начинают загружать ракету лишним весом, что затрудняет ее рассеивание. Поэтому для достижения космической скорости используются составные (или многоступенчатые) ракеты (см. рисунок). Первоначально в таких ракетах работает только первая ступень 1. Когда у них заканчивается топливо, они отделяются и активируется вторая ступень 2; когда топливо в них расходуется, они также отделяются и активируется третья ступень 3. Спутник или другой космический аппарат в головной части ракеты прикрывается головным обтекателем 4, обтекаемая форма которого уменьшает сопротивление во время полета ракеты в земной атмосфере.
Когда струя газа выбрасывается из ракеты на большой скорости, сама ракета гонит в обратном направлении. Почему это происходит?
Согласно третьему закону Ньютона, сила F’, с которой ракета действует на рабочий орган, равна и противоположна силе F’, с которой рабочий орган действует на корпус ракеты.
Сила F’ (которая называется лучистая сила) и рассеивает ракету.
Из этого равенства следует, что сообщаемый организму импульс соответствует произведению силы в течение всего времени ее действия. Поэтому одни и те же силы, действующие в один и тот же период времени, дают одни и те же импульсы. В этом случае регистрируемый ракетой импульс mrvr должен быть равен импульсу отработавших газов.
Давайте проанализируем полученное выражение. Мы видим, что чем больше газов выбрасывается и чем больше соотношение между массой рабочего тела (т.е. массой топлива) и конечной («сухой») массой ракеты, тем выше скорость ракеты. Эта формула — аппроксимация. При этом не учитывается тот факт, что масса летящей ракеты уменьшается по мере сгорания топлива. Точная формула скорости ракеты была впервые определена в 1897 году К.Е. Циолковским и поэтому носит его имя. Формула Циолковского позволяет рассчитать запасы топлива, необходимые ракете для передачи заданной скорости. В таблице показано отношение начальной массы ракеты к ее конечной массе t, соответствующее различным скоростям ракеты при скорости газовой струи (относительно ракеты) V = 4 км/с.
Например, чтобы сообщить о ракете со скоростью в 4 раза превышающей скорость потока газа (V p=16 км/с), начальная масса ракеты (вместе с топливом) должна превышать конечную («сухую») массу ракеты в 55 раз (до/т = 55). Это означает, что львиная доля от общей массы ракеты при запуске должна составлять массу топлива. Грузоподъемность, с другой стороны, должна иметь очень малую массу по сравнению с другими. Важный вклад в развитие теории струйного движения внес современник русского ученого К. Е. И. Циолковский. В. Мещерский (1859-1935).
Его имя относится к уравнению движения тела с переменной массой. Реактивный двигатель — это двигатель, преобразующий химическую энергию топлива в кинетическую энергию газовой струи, при этом двигатель получает скорость в обратном направлении. На каких принципах и физических законах основаны ваши действия? Все знают, что дробовик сопровождается отдачей. Если бы вес пули был равен весу дробовика, он бы летал с той же скоростью. Отдача происходит потому, что выделяющаяся масса газа создает реактивную силу, которая может вызвать движение как в воздухе, так и в безвоздушном пространстве. И чем больше масса и скорость выхлопных газов, тем больше сила отдачи, которую чувствует плечо, тем сильнее реакция оружия, тем больше сила реакции. Это можно легко объяснить сохранением теоремы об импульсе, которая гласит, что геометрическая (т.е. векторная) сумма импульса тела, образующая замкнутую систему, остается постоянной для всех движений и взаимодействий тел системы.
К. Е. Циолковский вывел формулу, позволяющую рассчитать максимальную скорость, с которой может развиваться ракета.
Здесь vmax — максимальная скорость ракеты, v0 — скорость старта, vr — скорость потока газа в сопле, m — пусковая масса топлива и M — масса пустой ракеты. Как видно из формулы, эта максимально достижимая скорость зависит, прежде всего, от скорости потока газов из сопла, которая, в свою очередь, зависит, прежде всего, от вида топлива и температуры газовой струи. Чем выше температура, тем выше скорость. Это означает, что для ракеты должно быть выбрано топливо с самыми высокими калориями, выделяющее наибольшее количество тепла. Из формулы также следует, что эта скорость зависит от начальной и конечной массы ракеты, т.е. от того, какая доля ее массы — топливо, а какая — бесполезные (с точки зрения скорости полета) конструкции: фюзеляж, механизмы и др.
Эта формула Циолковского является основой, на которой строится весь расчет современных ракет. Отношение массы топлива к массе ракеты в конце работы двигателя (т.е. по существу к массе пустой ракеты) называется номером Циолковского.
Основной вывод из этой формулы состоит в том, что в безвоздушном пространстве ракета развивает более высокую скорость, чем больше поток газа, тем больше число Циолковского.
Вторая баллистическая ракета
Как вообще выглядит современная ракета сверхвысокой дальности? Во-первых, это многоступенчатая ракета. У него есть боеголовка, управление, танк и, наконец, двигатель за ним. В зависимости от топлива взлетная масса ракеты в 100-200 раз превышает полезную нагрузку! Поэтому он весит много десятков тонн и достигает высоты десятиэтажного здания.
Конструкция ракеты должна отвечать ряду требований. Например, очень важно, чтобы сила тяги проходила через центр тяжести ракеты. При несоблюдении этих и ряда других условий ракета может отклониться от заданного курса или даже начать вращение. «Вы можете задать курс, используя рулевые колеса. Пока ракета летит в плотном воздухе, могут работать аэродинамические рули, а в разреженном воздухе — предложенный Циолковским газовый руль, который отклоняет направление газовой струи. Однако теперь конструкторы начинают отказываться от использования газовых рулей и заменять их несколькими дополнительными соплами или поворачивать саму главную насадку. Например, в американской ракете, построенной по проекту «Авангард», двигатель подвешен на петлях, и его можно отклонить на 5-7O. Фактически в начале полета, когда плотность воздуха еще высока, скорость ракеты низкая, поэтому руль плохо управляется. А там, где скорость ракеты высокая, плотность воздуха низкая. Газовый руль хрупкий и хрупкий, потому что он должен быть сделан из графита или керамики.
Каждая ступень ракеты работает в совершенно разных условиях, которые определяют ее устройство. Мощность каждого следующего этапа и время его развертывания короче, что облегчает его проектирование.
В настоящее время двигатели баллистических ракет работают в основном на жидком топливе. В качестве топлива обычно используется керосин, спирт, гидразин, анилин, а в качестве окислителей — азотная и хлорная кислоты, жидкий кислород и перекись водорода. Фтор и жидкий озон являются очень активными оксидантами, но из-за своей исключительной взрывоопасности они все еще имеют ограниченное применение.
Наиболее ответственной частью ракеты является двигатель, а в ней — камера сгорания и сопло. Здесь должны использоваться особо термостойкие материалы и сложные методы охлаждения, так как температура сгорания топлива достигает 2500-3500ОС. Обычные материалы не выдерживают таких температур. Другие подразделения также довольно сложны. Например, насосы, подающие топливо и окислитель в сопла камеры сгорания, уже могли перекачивать 125 кг топлива в секунду в ракете ФАУ-2. В некоторых случаях вместо баллонов со сжатым воздухом или другим газом используются баллоны, которые вытесняют топливо из баллонов и подают его в камеру сгорания.
С специального пускового устройства запускается баллистическая ракета. Часто это пробитая металлическая мачта или даже башня, рядом с которой ракета собирается по частям кранами. Площадки на башне установлены напротив смотровых люков, через которые осуществляется проверка и регулировка оборудования. Затем ракета заполняется топливом и башня отходит.
Ракета стартует вертикально, затем наклоняется и описывает почти строго эллиптическую траекторию. Большая часть траектории таких ракет проходит на высоте более 1000 км над Землей, где практически нет воздушного сопротивления, но по мере приближения атмосферы к цели движение ракеты начинает резко замедляться стремительно нагреваемым оболочкой, и если ее не устранить, то ракета может обрушиться, а ее заряд может преждевременно взорваться.
Заключение
От себя добавлю, что мое описание работы межконтинентальной ракеты устарело и соответствует состоянию развития науки и техники в 1960-х годах, но из-за ограниченного доступа к современным научным материалам я не могу дать точного описания работы современной межконтинентальной ракеты со сверхдальним радиусом действия. Однако я охватил общие характеристики, присущие всем ракетам, поэтому считаю свою задачу выполненной.
Список литературы
- Дерхабин В. М. законы сохранения в физике. — M. Просвещение, 1985.
- Гелфер Я. М. Законы сохранения. — M. : Наука, 1964.
- Тело К. Мир без форм. — М: Мир, 1974.
- Детская энциклопедия. — М.: Издательство АН СССР, 1955 год.
- С. В. Громов, Родина НА. Физика — М.: Просвещение, 2004.
