O espaço é um espaço misterioso e muito desfavorável. No entanto, Tsiolkovsky acreditava que o futuro da humanidade reside precisamente no espaço. Não há razão para discutir com este grande cientista. O espaço oferece perspectivas ilimitadas para o desenvolvimento de toda a civilização humana e a expansão do espaço vital. Além disso, esconde dentro de si as respostas para muitas perguntas. Hoje as pessoas usam ativamente o espaço sideral. E o nosso futuro depende de como os foguetes decolam. Igualmente importante é a compreensão das pessoas sobre este processo.
Corrida Espacial
Não muito tempo atrás, duas poderosas superpotências estavam em estado de guerra Fria. Era como uma competição sem fim. Muitas pessoas preferem descrever este período de tempo como uma corrida armamentista normal, mas este não é absolutamente o caso. É uma corrida científica. É a ela que devemos muitos dos gadgets e benefícios da civilização aos quais estamos tão acostumados.
A corrida espacial foi apenas uma elementos essenciais guerra Fria. Em apenas algumas décadas, o homem passou dos voos atmosféricos convencionais para o pouso na Lua. Este é um progresso incrível quando comparado com outras conquistas. Naquela época maravilhosa, as pessoas pensavam que a exploração de Marte era uma tarefa muito mais próxima e realista do que a reconciliação da URSS e dos EUA. Foi então que as pessoas ficaram mais fascinadas pelo espaço. Quase todos os estudantes ou alunos entenderam como um foguete decola. Não era um conhecimento complexo, pelo contrário. Esta informação era simples e muito interessante. A astronomia adquiriu extrema importância entre outras ciências. Naqueles anos, ninguém poderia dizer que a Terra era plana. A educação acessível eliminou a ignorância em todos os lugares. No entanto, esses dias já se foram e hoje as coisas são completamente diferentes.
Decadência
Com o colapso da URSS, a competição também acabou. A razão para o excesso de financiamento dos programas espaciais desapareceu. Muitos projetos promissores e inovadores nunca foram implementados. O tempo de alcançar as estrelas deu lugar à verdadeira decadência. O que, como sabem, significa declínio, regressão e um certo grau de degradação. Não é preciso ser um gênio para descobrir isso. Basta prestar atenção às redes de mídia. A seita da Terra plana está conduzindo ativamente sua propaganda. As pessoas não sabem coisas básicas. EM Federação Russa A astronomia não é ensinada nas escolas. Se você abordar um transeunte e perguntar como os foguetes decolam, ele não responderá a essa pergunta simples.
As pessoas nem sabem qual a trajetória que os foguetes seguem. Sob tais condições, não faz sentido perguntar sobre a mecânica orbital. A falta de educação adequada, "Hollywood" e os videogames criaram deturpação sobre o espaço como tal e sobre voos para as estrelas.
Isto não é vôo vertical
A Terra não é plana e isso é um fato indiscutível. A Terra nem sequer é uma esfera, porque é ligeiramente achatada nos pólos. Como os foguetes decolam nessas condições? Gradualmente, em várias etapas e não verticalmente.
O maior equívoco do nosso tempo é que os foguetes decolam verticalmente. Não é nada disso. Este esquema para entrar em órbita é possível, mas muito ineficaz. O combustível do foguete acaba muito rapidamente. Às vezes em menos de 10 minutos. Simplesmente não há combustível suficiente para tal decolagem. Os foguetes modernos decolam verticalmente apenas durante a fase inicial do vôo. Então a automação começa a dar um leve giro ao foguete. Além disso, quanto maior a altitude de voo, mais perceptível será o ângulo de rotação do foguete espacial. Assim, o apogeu e o perigeu da órbita são formados de forma equilibrada. Isto garante o equilíbrio mais confortável entre eficiência e consumo de combustível. A órbita acaba sendo próxima de um círculo perfeito. Nunca será o ideal.
Se o foguete voar verticalmente para cima, o resultado será um apogeu incrivelmente grande. O combustível acabará antes que o perigeu apareça. Em outras palavras, o foguete não só não entrará em órbita, mas por falta de combustível voará em parábola de volta ao planeta.
No centro de tudo está o motor
Qualquer corpo não é capaz de se mover sozinho. Deve haver algo que o faça fazer isso. EM nesse casoé um motor de foguete. Um foguete, ao decolar para o espaço, não perde sua capacidade de se mover. Para muitos, isso é incompreensível, porque no vácuo a reação de combustão é impossível. A resposta é a mais simples possível: um pouco diferente.
Então, o foguete voa. Existem dois componentes em seus tanques. É um combustível e um oxidante. Misturá-los garante que a mistura acenda. Porém, não é fogo que escapa dos bicos, mas sim gás quente. Neste caso não há contradições. Esta configuração funciona muito bem no vácuo.
Os motores de foguete vêm em vários tipos. Estes são combustíveis líquidos, sólidos, iônicos, eletropropulsores e nucleares. Os dois primeiros tipos são usados com mais frequência, pois são capazes de produzir a maior tração. Os combustíveis líquidos são usados em foguetes espaciais, os combustíveis sólidos são usados em mísseis balísticos intercontinentais com carga nuclear. Os eletropropulsores e os atômicos são projetados para o movimento mais eficiente no vácuo, e é neles que estão depositadas as maiores esperanças. Atualmente eles não são usados fora das bancadas de teste.
No entanto, a Roscosmos fez recentemente um pedido para o desenvolvimento de um rebocador orbital com motor nuclear. Isso dá motivos para ter esperança no desenvolvimento da tecnologia.
Um pequeno grupo de motores de manobra orbital se destaca. Eles são destinados ao controle, mas não são usados em foguetes, mas em espaçonaves. Eles não são suficientes para voar, mas para manobrar.
Velocidade
Infelizmente, hoje em dia as pessoas equiparam vôos espaciais para unidades básicas de medida. A que velocidade o foguete decola? Esta questão não é totalmente correta em relação a Não importa a que velocidade eles decolam.
Existem muitos mísseis, e todos eles têm velocidade diferente. Aqueles projetados para lançar astronautas em órbita voam mais devagar do que os de carga. Uma pessoa, diferentemente de uma carga, é limitada por sobrecargas. Foguetes de carga, por exemplo o superpesado Falcon Heavy, decolam muito rapidamente.
É difícil calcular unidades exatas de velocidade. Em primeiro lugar, porque dependem da carga útil do veículo lançador (veículo lançador). É bastante lógico que um veículo lançador totalmente carregado decole muito mais lentamente do que um veículo lançador meio vazio. No entanto, existe um valor comum que todos os foguetes se esforçam para alcançar. Isso é chamado de velocidade de escape.
Há uma primeira, uma segunda e, consequentemente, uma terceira velocidade de escape.
A primeira é a velocidade necessária, que permitirá que você se mova em órbita e não caia no planeta. São 7,9 km por segundo.
O segundo é necessário para sair da órbita terrestre e ir para a órbita de outro corpo celeste.
A terceira permitirá ao dispositivo superar a gravidade do sistema solar e sair dele. Atualmente, a Voyager 1 e a Voyager 2 estão voando nessa velocidade. No entanto, ao contrário do que dizem os meios de comunicação social, ainda não deixaram os limites do sistema solar. Do ponto de vista astronômico, levarão pelo menos 30 mil anos para chegar à nuvem de Orta. A heliopausa não é o limite de um sistema estelar. Este é apenas o local onde o vento solar colide com o meio intersistema.
Altura
Quão alto o foguete voa? Aquele que é necessário. Depois de atingir o limite hipotético do espaço e da atmosfera, medir a distância entre a nave e a superfície do planeta é incorreto. Depois de entrar em órbita, a nave está em um ambiente diferente e a distância é medida em unidades de distância.
Mesmo entre as pessoas que estudaram física, muitas vezes ouve-se uma explicação completamente errada para o vôo de um foguete: ele voa porque é repelido do ar pelos gases formados quando a pólvora nele queima. Isso é o que pensavam antigamente (foguetes são uma invenção antiga). No entanto, se você lançasse um foguete em um espaço sem ar, ele não voaria pior, ou até melhor, do que no ar. A verdadeira razão O movimento do foguete é completamente diferente. Isso foi afirmado de forma muito clara e simples pelo revolucionário do Primeiro de Março, Kibalchich, em sua nota de suicídio sobre a máquina voadora que ele inventou. Explicando o projeto dos mísseis de combate, ele escreveu:
“Em um cilindro de estanho, fechado em uma base e aberto na outra, é inserido firmemente um cilindro de pólvora prensada, que possui um vazio em forma de canal ao longo de seu eixo. A combustão da pólvora começa na superfície deste canal e se espalha por certo período tempo para a superfície externa do pó prensado; os gases formados durante a combustão produzem pressão em todas as direções; mas as pressões laterais dos gases são mutuamente equilibradas, enquanto a pressão no fundo da cápsula de estanho da pólvora, não equilibrada pela pressão oposta (já que os gases têm saída livre nesta direção), empurra o foguete para frente.”
Aqui acontece a mesma coisa que quando um canhão é disparado: o projétil voa para frente e o próprio canhão é empurrado para trás. Lembra do “recuo” de uma arma e de tudo em geral? armas de fogo! Se um canhão estivesse suspenso no ar, sem se apoiar em nada, depois de disparado ele se moveria para trás com uma certa velocidade, que é o mesmo número de vezes menor que a velocidade do projétil, quantas vezes o projétil é mais leve que o canhão em si. No romance de ficção científica de Júlio Verne, “Upside Down”, os americanos até decidiram usar a força de recuo de um canhão gigantesco para realizar um empreendimento grandioso – “endireitar o eixo da Terra”.
Um foguete é o mesmo canhão, só que não emite projéteis, mas gases em pó. Pelo mesmo motivo, gira a chamada “roda chinesa”, que você provavelmente admirava ao preparar fogos de artifício: quando a pólvora queima em tubos presos à roda, os gases fluem em uma direção, e os próprios tubos (e com eles a roda) obtêm o movimento oposto. Em essência, esta é apenas uma modificação de um dispositivo físico bem conhecido - a roda Segner.
É interessante notar que antes da invenção do barco a vapor existia um projeto de embarcação mecânica baseado no mesmo princípio; o abastecimento de água do navio deveria ser liberado por meio de uma bomba de forte pressão na popa; com isso, o navio teve que avançar, como aquelas latas flutuantes que estão disponíveis para comprovar o princípio em questão na escola escritórios físicos. Este projeto (proposto por Remsey) não foi implementado, mas desempenhou um papel conhecido na invenção do barco a vapor, pois deu a ideia a Fulton.
Sabemos também que a mais antiga máquina a vapor, inventada por Heron de Alexandria no século II aC, foi projetada com base no mesmo princípio: o vapor da caldeira fluía através de um tubo para uma bola montada em um eixo horizontal; então, fluindo para fora dos tubos dobrados, o vapor empurrou esses tubos na direção oposta e a bola começou a girar.
A mais antiga máquina a vapor (turbina), atribuída a Garça de Alexandria
(século II a.C.).
Infelizmente, a turbina a vapor de Heron nos tempos antigos permaneceu apenas um brinquedo curioso, já que o baixo custo do trabalho escravo não encorajava ninguém a uso pratico carros Mas o princípio em si não foi abandonado pela tecnologia: hoje em dia é utilizado na construção de turbinas a jato.
Newton, o autor da lei de ação e reação, é creditado com um dos primeiros projetos de um carro a vapor, baseado no mesmo princípio: o vapor de uma caldeira colocada sobre rodas sai em uma direção, e a própria caldeira, devido para recuar, rola na direção oposta.
Carro a vapor atribuído a Newton.
Os carros-foguete, cujos experimentos foram amplamente divulgados em 1928 em jornais e revistas, são uma modificação moderna da carruagem de Newton.
Para quem gosta de artesanato, aqui fica o desenho de um vaporizador de papel, também muito parecido com a carruagem de Newton: em uma caldeira a vapor, o vapor é gerado a partir de um ovo vazio, aquecido com algodão embebido em álcool em um dedal; escapando como um fluxo em uma direção, força todo o vaporizador a se mover na direção oposta. Porém, a construção deste brinquedo instrutivo requer mãos muito habilidosas.
Barco a vapor de brinquedo feito de papel e casca de ovo. O combustível é o álcool colocado em um dedal.
O vapor que escapa pelo buraco da “caldeira a vapor” (um ovo soprado) faz com que o barco a vapor navegue na direção oposta.
Motores de foguete que emitem chamas impulsionam a espaçonave em órbita ao redor da Terra. Outros foguetes levam naves para além do sistema solar.
De qualquer forma, quando pensamos em foguetes, imaginamos voos espaciais. Mas os foguetes também podem voar no seu quarto, por exemplo, durante a sua festa de aniversário.
Um balão comum também pode ser um foguete. Como? Encha o balão e aperte seu pescoço para evitar que o ar escape. Agora solte a bola. Ele começará a voar pela sala de forma totalmente imprevisível e incontrolável, empurrado pela força do ar que escapa dele.
Aqui está outro foguete simples. Vamos colocar um canhão no vagão. Vamos mandá-la de volta. Suponhamos que o atrito entre os trilhos e as rodas seja muito pequeno e a frenagem será mínima. Vamos disparar um canhão. No momento do tiro, o carrinho avança. Se você começar a atirar com frequência, o carrinho não irá parar, mas ganhará velocidade a cada tiro. Voando para trás a partir do cano do canhão, os projéteis empurram o carrinho para frente.
A força criada neste caso é chamada de recuo. É essa força que faz qualquer foguete se mover, tanto na Terra quanto no espaço. Quaisquer que sejam as substâncias ou objetos ejetados de um objeto em movimento, empurrando-o para frente, teremos um exemplo de motor de foguete.
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O foguete é muito mais adequado para voar no vazio do espaço do que no atmosfera da Terra. Para lançar um foguete ao espaço, os engenheiros precisam projetar motores de foguete potentes. Eles baseiam seus projetos nas leis universais do universo descobertas pelo grande cientista inglês Isaac Newton, que trabalhou no final do século XVII. As leis de Newton descrevem a gravidade e o que acontece aos corpos físicos quando eles se movem. A segunda e a terceira leis ajudam a entender claramente o que é um foguete.
Movimento do foguete e leis de Newton
A segunda lei de Newton relaciona a força de um objeto em movimento à sua massa e aceleração (a mudança na velocidade por unidade de tempo). Assim, para criar um foguete poderoso, seu motor deve ejetar grandes massas de combustível queimado em alta velocidade. A terceira lei de Newton afirma que a força de ação é igual à força de reação e é direcionada na direção oposta. No caso de um foguete, a força de ação são os gases quentes que escapam do bocal do foguete; a força contrária empurra o foguete para frente.
Foguetes sendo lançados em órbita naves espaciais, use gases quentes como fonte de energia. Mas o papel dos gases pode ser desempenhado por qualquer coisa, isto é, desde corpos sólidos lançados ao espaço da popa até partículas elementares- prótons, elétrons, fótons.
O que faz um foguete voar?
Muitas pessoas pensam que um foguete se move porque os gases ejetados do bocal são repelidos pelo ar. Mas isso não é verdade. É a força que ejeta o gás do bocal que empurra o foguete para o espaço. Na verdade, é mais fácil para um foguete voar no espaço sideral, onde não há ar e nada limita o vôo das partículas de gás ejetadas pelo foguete, e quanto mais rápido essas partículas se espalham, mais rápido o foguete voa.
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PESQUISA E TRABALHOS CRIATIVOS
« Eu sou um pesquisador»
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Kuksa Dmitry
aluno da 3ª turma "A"
Instituição educacional municipal, escola secundária nº 7
Supervisor:
Alekseevka
Anunciaram-nos na escola que haveria um concurso “Sou investigador”. Decidi: “Vou participar!” Cheguei em casa e comecei a pensar em que tema deveria escolher. E o avô, que serviu em forças de mísseis, disse: “Vamos, Dima, vamos lançar o foguete. Assim que você me disser que força faz o foguete se mover, cumprirei minha promessa.” Eu gostei dessa ideia. E não tive medo de tal tarefa. Eu realmente queria ver o foguete voar.
Eu defino tarefas
1. Estude a estrutura de um foguete
2. Descubra qual força faz o foguete se mover
Métodos de pesquisa:
Teórico: estudando fontes de informação
Prático: experimentos.
O objeto de estudo é: foguete
Assunto de estudo: voo de foguete
Resultado esperado: a pesquisa expandirá meus horizontes e me ajudará a descobrir se é possível lançar um foguete no ar em casa.
Hipótese: Acho que é possível fazer um modelo de foguete em casa, mas não dá para fazê-lo voar. Ela não vai voar.
Para provar ou refutar a hipótese, primeiro estudei a literatura. Aqui está o que aprendi.
A palavra russa "foguete" vem de Palavra alemã"mísseis". E este é um diminutivo da palavra italiana “rocca”, que significa “fuso”. O foguete é como um fuso com um nariz afiado e aerodinâmico para reduzir a resistência do ar ao voar na atmosfera e esta é a carenagem do foguete (1)
2 tanque de combustível- esta é a parte da estrutura do foguete que fornece combustível. Para foguetes de combustível líquido, o tanque de combustível é dividido em um tanque de combustível e um tanque com oxidante, localizado acima do tanque de combustível. Para foguetes de combustível sólido, o tanque de combustível é conectado à câmara de combustão e durante a combustão. do próprio combustível desempenha a função de uma câmara de combustão.
3 a câmara de combustão- serve para queimar combustível e liberar os gases resultantes.
4. O foguete tem um estabilizador. Parece a ponta de uma flecha ou a cauda de um avião. Ao se movimentar na atmosfera, evita que o foguete “oscile” de um lado para o outro.
5. E há um buraco no fundo do foguete. Chamado bocal. Os gases escapam deste bico em um jato forte. É deles que uma cauda de fogo permanece atrás do foguete.
Fiz uma pesquisa em aula sobre o tema: por que um foguete decola?
Muitos dos meus colegas escreveram que os foguetes decolam porque saem do solo. Alguns dizem que esta é uma pergunta muito difícil para eles e que não conseguem responder. Mas aqui está o que aprendi: de acordo com a terceira lei da mecânica, os corpos agem uns sobre os outros com forças iguais em magnitude e opostas em direção. Num motor de foguete, esta lei, descoberta pelo brilhante cientista Isaac Newton, é cumprida de forma muito simples: os produtos gasosos da combustão são lançados de volta para fazer o foguete avançar.
A lei de Newton pode ser facilmente verificada, por exemplo, usando um balão cheio de ar. Se o ar for liberado, a bola começará a se mover
Solte a bola.
Comentário: (embora de forma muito caótica) na direção oposta à direção do ar que está sendo liberado. Fotos com a bola:
Tentei tornar o movimento da bola estável.
Eu precisava de linha, canudo de coquetel e fita adesiva. Experiência. Comentário: voo balão de ar quente ficou suave. O ar sai da bola e voa ao longo da corda na direção oposta.
O homem inventou os foguetes há muito tempo. Eles foram inventados na China há muitas centenas de anos. Os chineses os usaram para fazer fogos de artifício.
Armas de foguete"href="/text/category/raketnoe_oruzhie/" rel="bookmark">armas de foguete. Estas são armas muito formidáveis. Mísseis modernos podem atingir com precisão um alvo a uma distância de milhares de quilômetros. Mísseis militares geralmente têm propelente sólido motores.
https://pandia.ru/text/80/331/images/image004_3.jpg" alt="MLRS Katyusha" width="216" height="141 src=">!}
Decolagem de um míssil terra-ar. lançador de foguetes"Katyusha"
E no século 20, o professor de física Konstantin Eduardovich Tsiolkovsky inventou uma nova profissão para foguetes. Ele sonhou em como uma pessoa voaria para o espaço. Ele chamou nosso planeta de berço da humanidade. Para sair deste berço e começar a andar no espaço sideral, são necessários foguetes.
Tsiolkovsky propôs um foguete movido a hidrogênio líquido ou querosene e introduziu um segundo componente do combustível de aviação - um oxidante, para o qual foi escolhido o oxigênio líquido.
Os foguetes atualmente voando dependem de pólvora, querosene, oxigênio líquido e metais.
Usado recentemente foguetes de vários estágios. Estão equipados com diversos sistemas de propulsão (estágios). O primeiro passo é o maior. As etapas são instaladas sequencialmente, uma após a outra. O estágio final pode atingir uma altitude significativamente maior do que um foguete de estágio único.
No momento da partida, apenas o motor do primeiro estágio está funcionando, após o término da obra, o primeiro estágio é separado e o motor do segundo estágio, e depois do terceiro, começa a funcionar.
Conclusão: Todos os foguetes, tanto os menores produzidos industrialmente ou projetados por amadores, quanto os grandes, cuja produção envolve muito esforço e dinheiro, têm uma coisa em comum - eles são baseados no princípio da propulsão a jato.
E eu disse ao meu avô: “A força reativa faz o foguete se mover”.
Erguemos o foguete do meu avô no ar. Ela estava ligada combustível sólido. Isto é o que temos.
A hipótese não foi confirmada, pois o foguete decolou. Subia lindamente, ao nível da casa.
Como resultado do estudo, constatou-se que os lançamentos de foguetes prejudicam a atmosfera do planeta Terra, pois emitem gases nocivos.
Eu realmente queria - ainda pessoas estudou a terra e sistema solar, realizou previsões meteorológicas e estabeleceu comunicações por meio de foguetes e satélites, mas não prejudicou nossa atmosfera. Espero poder pesquisar esse problema e encontrar uma solução simples, mas confiável.
Também percebi o quão perigosas algumas substâncias e a velocidade de decolagem podem ser. Acredito que você só deve lançar foguetes ou fogos de artifício com seus pais. Compartilhei essas observações e experiências com as crianças da classe.
