テクノロジーと自然におけるジェット推進 - 例。ジェット推進

30.09.2019

抽象的な

物理

トピックについて:

「ジェット推進」

市立学校法人第5中等教育学校の生徒による完成

G. ロブニャ、10「B」クラス、

ステパネンコ・インナ・ユリエヴナ

ジェット推進。

何世紀にもわたって、人類は宇宙飛行を夢見てきました。 SF 作家は、この目標を達成するためにさまざまな手段を提案してきました。 17世紀に、ある物語が登場しました。フランスの作家シラノ・ド・ベルジュラックの月への飛行について。この物語の主人公は鉄の荷車に乗って月に到達し、その上に常に強力な磁石を投げていました。彼に惹かれて、荷車は地球の上をどんどん高くなっていき、月に到着しました。そしてミュンヒハウゼン男爵は豆の茎に沿って月に登ったと言いました。

しかし、何世紀にもわたって、重力を克服して宇宙に飛び立つことができる唯一の手段を名前を挙げることができた科学者も SF 作家も、何世紀にもわたって一人もいませんでした。これはロシアの科学者コンスタンチン・エドゥアルドヴィチ・ツィオルコフスキー（1857-1935）によって達成されました。彼は、重力に打ち勝つことができる唯一の装置はロケットであることを示しました。デバイス自体にある燃料と酸化剤を使用するジェットエンジンを備えたデバイス。

ジェットエンジンは、燃料の化学エネルギーをガスジェットの運動エネルギーに変換し、逆方向に速度を得るエンジンです。その動作はどのような原理や物理法則に基づいているのでしょうか？

銃の発砲には反動が伴うことは誰もが知っています。弾丸の重さと銃の重さが同じであれば、同じ速度で飛び散ります。反動は、噴出されたガスの塊が反力を生み出すために発生し、そのおかげで空気中と空気のない空間の両方で運動が保証されます。そして、流れるガスの質量と速度が大きくなるほど、大きな力反動は肩で感じられ、銃の反動が強いほど反力も大きくなります。これは、運動量保存の法則から簡単に説明できます。これは、閉じたシステムを構成する物体の運動量の幾何学的 (つまり、ベクトル) 和が、システムの物体のあらゆる動きや相互作用に対して一定のままであると述べています。

K.E. ツィオルコフスキーは、ロケットが開発できる最大速度を計算できる式を導き出しました。式は次のとおりです。

ここで、v max はロケットの最大速度、v 0 は初速、v r はノズルからのガス流の速度、m は燃料の初期質量、M は空のロケットの質量です。式からわかるように、この達成可能な最大速度は主にノズルからのガス流の速度に依存し、さらに主に燃料の種類とガスジェットの温度に依存します。温度が高いほど速度は速くなります。これは、ロケットには、最大の熱量を提供する最も高カロリーの燃料を選択する必要があることを意味します。また、式から、この速度はロケットの初期質量と最終質量に依存することがわかります。重量のどの部分が燃料であり、どの部分が（飛行速度の観点から）無駄な構造（本体、機構など）によって異なります。

このツィオルコフスキーの公式は、現代のミサイルの計算全体の基礎となっています。エンジン動作終了時のロケットの質量に対する燃料の質量（つまり、本質的には空のロケットの重量に対する）の比は、ツィオルコフスキー数と呼ばれます。

この式から得られる主な結論は、空気のない宇宙ではロケットの速度が速くなり、ガスの流出速度が速くなり、ツィオルコフスキー数が大きくなるということです。

結論。

大陸間弾道ミサイルの運用について私が述べた説明は時代遅れであり、60年代の科学技術の発展レベルに相当するものであることを付け加えておきたいが、現代の科学資料へのアクセスが限られているため、正確に説明することはできない。最新の超長距離大陸間弾道ミサイルの運用を正確に説明する。ただし、すべてのロケットに固有の一般的な特性を強調したので、私の任務は完了したと考えています。

使用済み文献のリスト:

デリヤビン V. M. 物理学における保存則。 – M.: 教育、1982 年。

ゲルファー・M. 保全法。 – M.: ナウカ、1967 年。

Body K. 形のない世界。 – M.: ミール、1976 年。

子供向けの百科事典。 – M.: ソ連科学アカデミー出版社、1959 年。

物理学に関する要約テーマ「ジェット推進」ロブニャ市立教育機関中等学校第 5 部、10 番「B」クラスの生徒、インナユリエヴナステパネンコ、2006 年によって完成。

ジェット推進。
何世紀にもわたって、人類は宇宙探査を夢見てきました。 運動量保存の法則は、ジェットの運動を考えるときに非常に重要です。下 ジェット推進たとえば、ジェット機のノズルから燃焼生成物が流出するときなど、物体の一部がそれに対して一定の速度で分離するときに発生する物体の動きを理解します。この場合、いわゆる
反力の特徴は、外部物体との相互作用がなく、システム自体の部分間の相互作用の結果として生じることです。
たとえば、歩行者、船、飛行機などに加速度を与える力は、これらの物体と地面、水、または空気との相互作用によってのみ発生します。

したがって、物体の動きは、液体または気体の流れの結果として得られる。

自然界におけるジェットの動き主に水生環境に生息する生物に固有のものです。

技術面では、ジェット推進は河川輸送 (ウォータージェットエンジン) や自動車産業で使用されています ( レーシングカー）、軍事、航空、宇宙飛行。
現代の高速航空機はすべてジェットエンジンを搭載しています。必要な飛行速度を提供することができます。
宇宙空間では加速を実現するためのサポートがないため、ジェットエンジン以外のエンジンを使用することは不可能です。

ジェット技術開発の歴史

ロシアの戦闘ミサイルの作成者は砲兵科学者のK.I. コンスタンチノフ。重さ80kgのコンスタンチノフのロケットの飛行距離は4kmに達した。

航空機でジェット推進力を使用するというアイデア、つまりジェット航空装置のプロジェクトは、1881 年に N.I. によって提唱されました。キバルチチ。

1903 年、有名な物理学者 K.E. ツィオルコフスキーは惑星間空間での飛行の可能性を証明し、液体燃料エンジンを搭載した最初のロケット飛行機の設計を開発しました。

K.E. ツィオルコフスキーは、交互に動作し、燃料がなくなると落下する多数のロケットで構成される宇宙ロケット列を設計しました。

ジェットエンジンの原理

ジェットエンジンの基礎は燃焼室です。燃焼室では、燃料の燃焼によって非常に高温のガスが生成され、燃焼室の壁に圧力がかかります。ガスは細いロケットノズルから高速で放出され、ジェット推力を生み出します。運動量保存の法則に従って、ロケットは反対方向に速度を獲得します。

システムのインパルス（ロケットの燃焼生成物）が残るゼロに等しい。ロケットの質量は減少するので、一定速度ガスが流出すると、その速度は増加し、徐々に最大値に達します。
ロケットの運動は、質量が変化する物体の運動の一例です。速度を計算するには、運動量保存の法則が使用されます。

ジェットエンジンはロケットエンジンと吸気エンジンに分けられます。

ロケットエンジン固体燃料または液体燃料で利用可能。
固体燃料ロケットエンジンでは、燃料と酸化剤の両方を含む燃料がエンジンの燃焼室内に押し込まれます。
で 液体ジェットエンジン宇宙船の打ち上げ用に設計されており、燃料と酸化剤は特別なタンクに別々に保管され、ポンプを使用して燃焼室に供給されます。燃料として灯油、ガソリン、アルコール、液体水素などを、燃焼に必要な酸化剤として液体酸素、硝酸などを使用できます。

現代の 3 段宇宙ロケットは垂直に発射され、大気の密な層を通過した後、特定の方向に飛行します。各ロケットステージには、独自の燃料タンクと酸化剤タンク、および独自のジェットエンジンがあります。燃料が燃焼すると、使用済みのロケットステージは廃棄されます。

ジェットエンジン現在は主に航空機に使用されています。ロケットエンジンとの主な違いは、燃料燃焼の酸化剤が大気からエンジンに入る空気中の酸素であることです。
吸気エンジンには、軸流圧縮機と遠心圧縮機の両方を備えたターボ圧縮機エンジンが含まれます。
このようなエンジン内の空気は、ガスタービンで駆動されるコンプレッサーによって吸入されて圧縮されます。燃焼室から出るガスは反応推力を生成し、タービンローターを回転させます。

非常に高い飛行速度では、対向空気流により燃焼室内のガスが圧縮されることがあります。コンプレッサーは必要ありません。

自然界やテクノロジーにおけるジェットの動きは非常に一般的な現象です。自然界では、体の一部が他の部分から一定の速度で分離するときに発生します。この場合、反力はこの生物と外部の物体との相互作用なしに現れます。

何を理解するために私たちが話しているのは、例を参照するのが最善です。自然とテクノロジーにはたくさんあります。まず動物がそれをどのように使用するかについて説明し、次にそれがテクノロジーでどのように使用されるかについて説明します。

クラゲ、トンボの幼虫、プランクトン、軟体動物

海で泳いでいるときにクラゲに出会った人もたくさんいます。いずれにせよ、黒海にはそれらが十分にあります。しかし、クラゲがジェット推進力を利用して移動することを誰もが認識していたわけではありません。同じ方法は、トンボの幼虫だけでなく、海洋プランクトンのいくつかの代表者にも使用されます。それを使用する無脊椎海洋動物の効率は、技術的発明の効率よりもはるかに高いことがよくあります。

多くの軟体動物は私たちの興味を引くような動きをします。例としては、イカ、イカ、タコなどが挙げられます。特に、ホタテ貝は、弁が急激に圧縮されたときに殻から噴出される水の噴流を利用して前に進むことができます。

これらは、「日常生活、自然、テクノロジーにおけるジェット推進」というテーマを拡張するために引用できる、動物界の生活からのほんの数例です。

イカはどうやって動くの？

この点ではイカも非常に興味深いです。多くの頭足類と同様に、次のメカニズムを使用して水中で移動します。コウイカは体の前方にある特別な漏斗と側面のスリットを通って鰓腔に水を取り込みます。それから彼女はそれを漏斗に勢いよく投げ込みます。イカはファンネルチューブを後ろまたは横に向けます。移動は次の方法で実行できます。異なる側面.

サルパが使う手法

サルパのやり方も気になります。透明な体を持つ海の動物の名前です。サルパは移動する際、前面の開口部から水を吸い込みます。水は広い空洞にたどり着き、その中にエラが斜めに入っています。サルパが水を大量に飲むと穴は閉じます。横方向と縦方向の筋肉が収縮し、動物の体全体を圧縮します。水は後部の穴から押し出されます。動物は流れるジェットの反動によって前に進みます。

イカ - 「生きた魚雷」

最も興味深いのは、おそらくイカが持つジェットエンジンでしょう。この動物は、深い深海に生息する無脊椎動物の最大の代表であると考えられています。ジェット航行において、イカは真の完璧を達成しました。これらの動物の体でさえ、その外形はロケットに似ています。というより、この問題において議論の余地のない優位性があるのはイカであるため、このロケットはイカをコピーしています。ゆっくりと移動する必要がある場合、動物はそのために時々曲がる大きなダイヤモンド型のヒレを使用します。素早い投球が必要な場合は、ジェットエンジンが役に立ちます。

軟体動物の体は四方をマントル、つまり筋肉組織で囲まれています。動物の体の総体積のほぼ半分は体腔の体積です。イカは外套膜腔を利用して、内部の水を吸い込んで移動します。それから彼は集められた水の流れを細いノズルから鋭く吐き出します。その結果、高速で後方に押し出されます。同時に、イカは流線型の形状を得るために、10 本の触手をすべて折りたたんで頭の上で結び目を作ります。ノズルには特別なバルブが含まれており、動物の筋肉によってノズルを回すことができます。したがって、進行方向が変わります。

圧倒的なイカのスピード

イカエンジンは非常に経済的であると言わなければなりません。到達可能な速度は時速60〜70kmに達します。研究者の中には、時速150kmに達する可能性があると信じている人もいます。ご覧のとおり、イカは単に「生きた魚雷」と呼ばれているわけではありません。束ねた触手を上下左右に曲げて、希望の方向に回転することができます。

イカはどのようにして動きを制御しているのでしょうか？

ハンドルは動物自体の大きさに比べて非常に大きいため、イカはハンドルを少し動かすだけで障害物との衝突を簡単に回避でき、最高速度で移動することもできます。急に回転させると、動物はすぐに反対方向に突進します。イカは漏斗の端を後ろに曲げ、その結果、頭から滑ることができます。右に曲げるとジェット噴射で左に飛ばされてしまいます。ただし、素早く泳ぐ必要がある場合、漏斗は常に触手の間に直接配置されます。この場合、動物は、レーサーの敏捷性を備えた高速で移動するザリガニが走るように、尾から先に突進します。

急ぐ必要がないときは、コウイカやイカはヒレをうねらせながら泳ぎます。ミニチュアの波が前から後ろまで横切っていきます。イカやコウイカが優雅に滑空します。彼らは時々、マントの下から吹き出す水流で自分自身を追い込むだけです。このような瞬間に、水流の噴出中に軟体動物が受ける個々の衝撃がはっきりと目に見えます。

スルメイカ

頭足類の中には、時速 55 km まで加速できるものもあります。直接測定した人はいないようですが、スルメイカの航続距離と速度からこのような数値を導き出すことができます。そういう人たちがいることが分かりました。 Stenoteuthis イカは、すべての軟体動物の中で最高のパイロットです。イギリスの船乗りたちはこれをスルメイカ（スルメイカ）と呼んでいます。上に写真が掲載されているこの動物は、サイズが小さく、ニシンほどの大きさです。魚を素早く追いかけるので、しばしば水面から飛び降り、矢のように水面をかすめていきます。彼はサバやマグロなどの捕食者から危険にさらされたときにもこのトリックを使います。水中で最大のジェット推力を発揮すると、イカは空中に飛び上がり、波の上50メートル以上を飛びます。飛ぶときの高度は非常に高いため、スルメイカが船の甲板にたどり着くことがよくあります。 4〜5メートルの高さは彼らにとって決して記録ではありません。スルメイカはさらに高く飛ぶこともあります。

英国の軟体動物研究者であるリース博士は、その科学論文の中で、体長わずか 16 cm のこれらの動物の代表について説明しました。しかし、彼は空中をかなりの距離を飛ぶことができ、その後着陸しました。ヨットの橋。そしてこの橋の高さはなんと7メートルもあったのです！

船が一度にたくさんのスルメイカに襲われることもあります。古代の作家トレビウス・ニジェールは、かつてこれらの海洋動物の重量に耐えられなかったようで沈没した船についての悲しい物語を語りました。興味深いことに、イカは加速しなくても飛び立つことができます。

トビダコ

タコには飛行能力もあります。フランスの博物学者ジャン・ヴェラーニ氏は、そのうちの1匹が水槽内でスピードを上げ、突然水から飛び出すのを目撃した。この動物は空中で約5メートルの弧を描き、水槽内に突然落ちた。ジャンプに必要な速度を得たタコは、ジェット推進力だけで動いたわけではありません。触手でも漕いでいました。タコはぶかぶかなので、イカよりも泳ぎが下手ですが、重要な瞬間には、これらの動物は最高の短距離走者に有利なスタートを切ることができます。カリフォルニア水族館の職員たちは、タコがカニを襲っている写真を撮りたいと考えていました。しかし、タコは獲物に向かって突進するため、特別なモードを使用した場合でも写真がぼやけてしまうほどのスピードを出しました。これは、投げがほんの一瞬しか続かなかったことを意味します。

しかし、タコは通常、非常にゆっくりと泳ぎます。タコの移動を研究した科学者ジョセフ・セインルは、大きさ0.5メートルのタコがタコと一緒に泳ぐことを発見しました。平均速度約15km/h。漏斗から噴出する水流はそれぞれ、約 2 ～ 2.5 m 前方 (後方に泳ぐため、より正確には後方) に推進されます。

「潮吹きキュウリ」

自然とテクノロジーにおける反応的な動きは、それを説明するために植物界の例を使用して考えることができます。最も有名なものの1つは、いわゆる熟した果実です。わずかに触れただけで茎から跳ね返ります。次に、結果の穴から大きな力種子を含む特殊な粘着性の液体が放出されます。キュウリ自体は最大12メートルの距離で反対方向に飛びます。

運動量保存則

自然界やテクノロジーにおけるジェットの動きを考える際には、必ずこのことについて話し合うべきです。運動量保存の法則を知ることで、特にオープンスペースにいる場合、自分自身の移動速度を変えることができます。たとえば、あなたはボートに座っていて、いくつかの石を持っています。特定の方向に投げると、ボートは反対方向に進みます。この法則は宇宙空間にも当てはまります。ただし、この目的のために彼らは使用します

自然界やテクノロジーにおいて、他にジェット推進の例としてどのようなものがありますか? 銃の例で非常にわかりやすく説明されています。

ご存知のとおり、射撃には必ず反動が伴います。弾丸の重さが銃の重さと等しいとしましょう。この場合、それらは同じ速度で飛び散ることになります。反動が発生するのは、投げられた質量があるため、反力が発生するためです。この力のおかげで、真空中でも空気中でも移動が保証されます。流れるガスの速度と質量が大きくなるほど、肩が感じる反動も大きくなります。したがって、銃の反動が強いほど反力も大きくなります。

宇宙へ飛ぶ夢

ジェット推進はすでに自然界とテクノロジーにおいて長年にわたって科学者にとって新しいアイデアの源です。何世紀にもわたって、人類は宇宙へ飛ぶことを夢見てきました。自然界と技術におけるジェット推進の利用は、決して使い果たされていないと考えられます。

そしてすべては夢から始まりました。数世紀前の SF 作家たちは、この望ましい目標を達成するためのさまざまな手段を私たちに提供してくれました。 17世紀、フランスの作家シラノ・ド・ベルジュラックは月への飛行についての物語を創作しました。彼の英雄は鉄のカートを使って地球の衛星に到着しました。彼は常にこの構造物の上に強力な磁石を投げました。荷車は彼に引き寄せられて、地球の上にどんどん高くなっていきました。やがて彼女は月に到着した。別の有名なキャラクター, ミュンヒハウゼン男爵は豆の茎に沿って月に登った。

もちろん、当時は自然界やテクノロジーの中でジェット推進を利用することでどのように生活が楽になるかについてはほとんど知られていませんでした。しかし、空想の飛行は確かに新しい地平を切り開きました。

素晴らしい発見へ向かう途中

西暦1千年紀末の中国。 e. ロケット推進のためのジェット推進を発明した。後者は単に火薬を詰めた竹筒でした。これらのロケットは趣味で打ち上げられたものです。ジェットエンジンは、最初の自動車設計の 1 つに使用されました。このアイデアはニュートンのものでした。

N.I. はまた、自然とテクノロジーの中でジェットの動きがどのように生じるのかについても考えました。キバルチチ。これはロシアの革命家であり、有人飛行を目的としたジェット航空機の最初のプロジェクトの作者です。残念なことに、革命家は 1881 年 4 月 3 日に処刑されました。キバルチチはアレクサンドル2世暗殺未遂に参加した容疑で告発された。すでに刑務所に収監されており、死刑の執行を待っている間、物体の一部が分離するときに起こる、自然界やテクノロジーにおけるジェット運動などの興味深い現象の研究を続けた。これらの研究の結果として、彼はプロジェクトを開発しました。キバルチッチは、この考えが彼の立場を支えていると書いた。彼は、そのような重要な発見が自分とともに死ぬことはないことを知っていて、冷静に自分の死に直面する準備ができています。

宇宙飛行のアイデアの実現

自然界と技術におけるジェット推進の発現は、K. E. ツィオルコフスキーによって研究され続けました（彼の写真は上に示されています）。 20世紀初頭、この偉大なロシアの科学者は、宇宙飛行にロケットを使用するというアイデアを提案しました。この問題に関する彼の記事は 1903 年に掲載されました。それは宇宙飛行にとって最も重要となる数学方程式を提示しました。それは現代では「ツィオルコフスキーの公式」として知られています。この方程式は、可変質量を持つ物体の運動を記述したものです。さらなる研究で、彼は液体燃料で動作するロケットエンジンの図を提示しました。ツィオルコフスキーは、自然界とテクノロジーにおけるジェット推進の利用を研究し、多段ロケットの設計を開発しました。彼はまた、地球低軌道上に宇宙都市全体を作成する可能性についてのアイデアを思いつきました。これらは、科学者が自然界とテクノロジーにおけるジェット推進を研究する中で得た発見です。ツィオルコフスキーが示したように、ロケットはロケットを克服できる唯一の装置であり、ロケットは、その上にある燃料と酸化剤を使用するジェットエンジンを備えた機構であると定義されました。この装置は燃料の化学エネルギーを変換し、それがガスジェットの運動エネルギーになります。ロケット自体が反対方向に動き始めます。

最後に、自然界とテクノロジーにおける身体の反応的な動きを研究した科学者たちは、実践に移りました。人類の長年の夢を実現するために、大規模な課題が待ち構えていました。そして、学者のS.P.コロリョフが率いるソ連の科学者のグループがそれに対処しました。彼女はツィオルコフスキーの考えを実現した。初め人工衛星私たちの地球のロケットは、1957 年 10 月 4 日にソ連で打ち上げられました。当然、ロケットが使用されました。

ユウ・A・ガガーリン（上の写真）は、初めて宇宙飛行を行った名誉ある人物です。世界にとってこの重要な出来事は、1961 年 4 月 12 日に起こりました。ボストーク衛星に乗ったガガーリンは地球全域を飛び回ったグローブ。ソ連は、ロケットが月に到達し、月の周囲を飛行し、地球から見えない面を撮影した最初の国でした。さらに、初めて金星を訪れたのはロシア人でした。彼らは科学機器をこの惑星の表面にもたらしました。アメリカの宇宙飛行士ニール・アームストロングは初めて月面を歩いた人です。彼は 1969 年 7 月 20 日に着陸しました。 1986年、ベガ1号とベガ2号（ソ連の船）は、76年に一度だけ太陽に接近するハレー彗星を至近距離で探査した。宇宙探査は続く…

ご覧のとおり、物理学は非常に重要で有用な科学です。自然界とテクノロジーにおけるジェット推進は、その 1 つにすぎません。興味深い質問その中で議論されているもの。そして、この科学の成果は非常に重要です。

最近、ジェット推進が自然やテクノロジーの中でどのように利用されているか

物理学では、過去数世紀に特に重要な発見が行われています。自然はほとんど変わらないままですが、テクノロジーは急速に発展しています。現在、ジェット推進の原理は、さまざまな動植物だけでなく、宇宙飛行や航空分野でも広く利用されています。宇宙空間では、物体が速度の大きさと方向を変えるために相互作用するために使用できる媒体はありません。空気のない宇宙を飛行するにはロケットしか使用できないのはこのためです。

今日、ジェット推進は日常生活、自然、テクノロジーの中で積極的に使用されています。以前のように謎ではなくなりました。しかし、人類はそこで立ち止まってはなりません。新しい地平が目の前にあります。記事の中で簡単に説明されている自然やテクノロジーにおけるジェットの動きは、誰かに新たな発見をもたらすきっかけとなることを信じたいと思います。

自然とテクノロジーにおけるジェット推進

物理学の要約

ジェット推進- 体の一部が一定の速度で体から離れるときに発生する動き。

反力は外部物体との相互作用なしに発生します。

ジェット推進の自然界への応用

私たちの人生の多くは、海で泳いでいるときにクラゲに遭遇したことがあります。いずれにせよ、黒海には十分な数がいます。しかし、クラゲもジェット推進を使って移動すると考える人はほとんどいませんでした。また、トンボの幼虫や一部の海洋プランクトンもこのように移動します。そして多くの場合、ジェット推進を使用する海洋無脊椎動物の効率は、技術的発明の効率よりもはるかに高くなります。

ジェット推進は、タコ、イカ、イカなどの多くの軟体動物によって使用されます。たとえば、ホタテ貝の軟体動物は、弁が急激に圧縮される際に、殻から放出される水流の反力によって前方に移動します。

タコ

イカ

コウイカは、ほとんどの頭足類と同様に、水中で次のように移動します。側面のスリットと体の前面にある特殊な漏斗から鰓腔に水を取り込み、漏斗から勢いよく水流を吐き出します。イカは漏斗管を横または後ろに向け、そこから水を素早く絞り出し、さまざまな方向に移動できます。

サルパは透明な体をした海洋動物で、移動するときに前方の開口部から水を受け取り、その水は斜めに張られた広い空洞に入ります。動物が水を大量に飲むとすぐに穴は閉じます。次に、唾液の縦筋と横筋が収縮し、体全体が収縮し、後部の開口部から水が押し出されます。逃げるジェットの反動でサルパを前方に押し出す。

イカのジェットエンジンは最も興味深いものです。イカは深海に生息する最大の無脊椎動物です。イカはジェット航行において最高の完成度を達成しました。彼らの体は、その外形とともにロケットをコピーしています（あるいは、ロケットがイカをコピーしていると言う方が適切です。この問題では議論の余地のない優先順位があるためです）。ゆっくりと移動するとき、イカは周期的に曲がる大きなひし形のひれを使います。ジェットエンジンを使って素早く投げる。筋肉組織 - 外套膜は軟体動物の体の四方を取り囲んでいます。その空洞の体積はイカの体積のほぼ半分です。この動物は外套膜腔内で水を吸い込み、細いノズルから水流を急激に吐き出し、高速で後退します。同時に、イカの10本の触手はすべて頭上で集まり、流線型の形になります。ノズルには特別なバルブが装備されており、筋肉はそれを回転させて動きの方向を変えることができます。イカエンジンは非常に経済的で、最高時速60〜70kmの速度に達することができます。（一部の研究者は、時速 150 km まで到達すると信じています。）イカが「生きた魚雷」と呼ばれるのも不思議ではありません。束ねた触手を上下左右に曲げることで、イカはある方向に回転します。このようなハンドルは動物自体に比べて非常に大きいため、イカはそのわずかな動きで、全速力であっても障害物との衝突を簡単に回避できます。ハンドルを急に回すと、水泳選手は反対方向に突進します。そこで彼はファンネルの端を後ろに曲げ、頭からスライドするようになりました。彼はそれを右に曲げました - そしてジェットの推進力が彼を左に投げ飛ばしました。しかし、素早く泳ぐ必要があるときは、漏斗が常に触手の間に突き出ており、ザリガニが走るように、イカは尾から先に突進します。レーサーの敏捷性を備えた速い歩行者です。

急ぐ必要がない場合は、イカやコウイカがひれを波打って泳ぎます。ミニチュアの波が前から後ろに流れ、動物は優雅に滑空し、時にはマントルの下から吐き出される水流で体を押します。そうすれば、ウォータージェットの噴出の瞬間に軟体動物が受ける個々の衝撃がはっきりと見えます。頭足類の中には、最高時速 55 キロメートルの速度に達するものもあります。直接測定した人はいないようですが、スルメイカの速度と飛行範囲から判断できます。そして、タコの家族にはそのような才能があることが判明しました。軟体動物の中で最も優れたパイロットはイカの Stenoteuthis です。イギリスの船員はそれをスルメイカ（「空飛ぶイカ」）と呼びます。これはニシンほどの大きさの小さな動物です。あまりの速さで魚を追いかけるので、しばしば水面から飛び出し、矢のように水面をかすめます。彼はマグロやサバなどの捕食者から命を守るためにこのトリックに頼ります。水中で最大のジェット推力を発揮すると、パイロットイカは空中に飛び立ち、波の上を50メートル以上飛びます。生きたロケットの飛行の遠地点は水面上の非常に高い位置にあるため、スルメイカは外航船の甲板に行き着くことがよくあります。 4〜5メートルは、イカが空に上がる記録的な高さではありません。時にはさらに高く飛ぶこともあります。

英国の軟体動物研究者リース博士は、科学論文の中で、イカ（体長わずか16センチメートル）が空中をかなりの距離を飛んで、水面から7メートル近く上昇したヨットのブリッジに落ちたと説明した。

大量のスルメイカがキラキラと光りながら船に落ちてくることがあります。古代の作家トレビウス・ニジェールはかつて、甲板に落ちたスルメイカの重みで沈没したとされる船についての悲しい話を語った。イカは加速せずに離陸することができます。

タコも飛ぶことができます。フランスの博物学者ジャン・ヴェラーニは、普通のタコが水族館の中で加速し、突然後ろ向きに水から飛び出す様子を目撃しました。空中に長さ約5メートルの弧を描くと、彼は水槽に飛び込みました。速度を上げてジャンプするとき、タコはジェットの推力だけでなく、触手で漕いで移動しました。
もちろん、だぶだぶのタコの泳ぎはイカよりも劣りますが、重要な瞬間には、最高の短距離走者にとって記録クラスのパフォーマンスを発揮します。カリフォルニア水族館のスタッフは、カニを攻撃するタコの写真を撮ろうとした。タコは獲物に向かって猛スピードで突進したため、最高速度で撮影した場合でもフィルムには常に油分が含まれていた。これは、投げが 100 分の 1 秒続いたことを意味します。通常、タコは比較的ゆっくりと泳ぎます。タコの移動を研究したジョセフ・セインルは、大きさ0.5メートルのタコは平均時速約15キロメートルで海の中を泳ぐと計算しました。漏斗から噴出する水の噴流は、漏斗を前方 (タコは後ろ向きに泳ぐため、むしろ後方) 2 ～ 2.5 メートル押し出します。

ジェットの動きは植物の世界でも見られます。たとえば、「マッドキュウリ」の熟した果実は、少し触れただけで茎から跳ね返り、生じた穴から種子の入った粘着性の液体が勢いよく吐き出されます。キュウリ自体は最大12メートルまで反対方向に飛びます。

運動量保存の法則を知れば、広い空間での移動速度を自分で変えることができます。ボートに乗っており、いくつかの重い石がある場合、特定の方向に石を投げると、反対方向に移動します。宇宙空間でも同じことが起こりますが、そこではジェットエンジンが使用されます。

銃の発砲には反動が伴うことは誰もが知っています。弾丸の重さと銃の重さが同じであれば、同じ速度で飛び散ります。反動は、噴出されたガスの塊が反力を生み出すために発生し、そのおかげで空気中と空気のない空間の両方で運動が保証されます。そして、流れるガスの質量と速度が大きくなるほど、肩が感じる反動も大きくなり、銃の反動も強くなり、反力も大きくなります。

ジェット推進の技術応用

何世紀にもわたって、人類は宇宙飛行を夢見てきました。 SF 作家は、この目標を達成するためにさまざまな手段を提案してきました。 17世紀には、フランスの作家シラノ・ド・ベルジュラックによる月への飛行に関する物語が登場しました。この物語の主人公は鉄の荷車に乗って月に到達し、その上に常に強力な磁石を投げていました。彼に惹かれて、荷車は地球の上をどんどん高くなっていき、月に到着しました。そしてミュンヒハウゼン男爵は豆の茎に沿って月に登ったと言いました。

西暦最初の千年紀の終わりに、中国はジェット推進を発明しました。これは、火薬を詰めた竹筒であるロケットに動力を供給し、娯楽としても使用されました。最初の自動車プロジェクトの 1 つはジェットエンジンを備えたものでもあり、このプロジェクトはニュートンのものでした。

世界初の有人飛行を目的としたジェット航空機プロジェクトの作者は、ロシアの革命家 N.I. でした。キバルチチ。彼は、皇帝アレクサンドル 2 世の暗殺未遂に参加したとして、1881 年 4 月 3 日に処刑されました。彼は死刑判決を受けた後、刑務所でプロジェクトを開発しました。キバルチッチは次のように書いている。「刑務所にいる間、死の数日前に、私はこのプロジェクトを書いています。私は自分のアイデアの実現可能性を信じており、この信念が私のひどい状況でも私を支えてくれています...私のアイデアが私とともに死ぬことはないことを知って、私は静かに死に直面します。」

宇宙飛行にロケットを使用するというアイデアは、今世紀初頭にロシアの科学者コンスタンチン・エドゥアルドヴィチ・ツィオルコフスキーによって提案されました。 1903年、カルーガの体育館教師K.E.の記事が印刷されました。ツィオルコフスキー「反応性機器を使用した世界空間の探索」この研究には、現在「ツィオルコフスキーの公式」として知られている、可変質量体の運動を記述する宇宙飛行にとって最も重要な数学方程式が含まれていました。その後、彼は液体燃料ロケットエンジンの設計を開発し、多段ロケットの設計を提案し、地球低軌道に宇宙都市全体を作成する可能性のアイデアを表明しました。彼は、重力に打ち勝つことができる唯一の装置はロケットであることを示しました。デバイス自体にある燃料と酸化剤を使用するジェットエンジンを備えたデバイス。

ジェットエンジン燃料の化学エネルギーをエネルギーに変換するエンジンです。運動エネルギーガスジェットが発生し、エンジンは反対方向に速度を上げます。

K.E. ツィオルコフスキーのアイデアは、学者セルゲイ・パブロヴィッチ・コロレフの指導の下、ソビエトの科学者によって実行されました。史上初の人工地球衛星は、1957 年 10 月 4 日にソ連でロケットによって打ち上げられました。

ジェット推進の原理は広く使われています実用化航空と宇宙航行の分野で。宇宙空間には、物体が相互作用して速度の方向や大きさを変えることができる媒体が存在しないため、宇宙飛行に使用できるのはジェットだけです。航空機、つまりロケットです。

ロケット装置

ロケットの運動は運動量保存の法則に基づいています。ある時点で、ロケットから物体が投げ飛ばされた場合、その物体は同じ推進力を得るが、反対方向に向けられる。

ロケットは、その設計に関係なく、常にシェルと酸化剤を含む燃料を備えています。ロケットのシェルには、ペイロード (この場合は宇宙船)、計器コンパートメント、エンジン (燃焼室、ポンプなど) が含まれています。

ロケットの主質量は、酸化剤を含む燃料です（宇宙には酸素がないため、燃料の燃焼を維持するために酸化剤が必要です）。

燃料と酸化剤はポンプを使用して燃焼室に供給されます。燃料は燃焼すると高温高圧の気体になります。燃焼室と宇宙空間には大きな圧力差があるため、燃焼室からのガスはノズルと呼ばれる特殊な形状のソケットから強力な噴流となって噴出します。ノズルの目的は、ジェットの速度を上げることです。

ロケットが打ち上げられる前の勢いは、ゼロに等しい。燃焼室内のガスとロケットの他のすべての部分の相互作用の結果、ノズルから漏れるガスは何らかの衝撃を受けます。その場合、ロケットは閉鎖系であり、打ち上げ後の総運動量はゼロでなければなりません。したがって、その中にあるロケットの殻全体は、ガスの力積と大きさは同じですが、方向は反対の力積を受けます。

ロケットの最も大きな部分は、ロケット全体の打ち上げと加速を目的としており、第 1 段と呼ばれます。多段式ロケットの最初の巨大な段が加速中に燃料の備蓄をすべて使い果たすと、分離します。さらに加速は、それほど大きくない第 2 ステージによって継続され、第 1 ステージで以前に達成された速度にさらに速度が加わり、その後分離されます。第 3 段階では、必要な値まで速度を上げ続け、ペイロードを軌道に送り込みます。

初めて宇宙を飛んだのは一般市民だったソビエト連邦ユーリ・アレクセーヴィチ・ガガーリン。 1961 年 4 月 12 日、彼はボストーク衛星で地球を一周しました。

ソ連のロケットは初めて月に到達し、月を周回して地球からは見えない側面を撮影し、初めて金星に到達してその表面に科学機器を届けた。 1986年に2つのソビエト連邦宇宙船ベガ1号とベガ2号は、76年に一度太陽に近づくハレー彗星を詳しく調べた。