Детская энциклопедия

Меню сайта











ПОЛЕТ В КОСМОСЕ.  Формула Циолковского

В 1903 г. в Петербурге была опубликована статья Константина Эдуардовича Циолковского «Исследования мировых пространств реактив­ными приборами». В статье доказывалось, что единственный летательный аппарат, способный проникнуть за атмосферу и покинуть Землю, — это ракета. Циолковский разработал теорию ракеты, дал ей математический расчет, указал наиболее выгодное топливо для нее, произвел расчет «ракетных поездов» (многоступенчатых ракет) и пришел к выводу о целесообразности искусственных спутников как стартовых площадок для ракет, отправляющихся к планетам солнечной системы.

Почему же только ракета может покинуть Землю? Давно утратили значение дирижабли и воздушные шары — летательные аппараты лег­че воздуха. Огромные, неуклюжие, боящиеся ветра и с трудом поддающиеся управлению, они не годились для покорения воздушной сти­хии. Но, может быть, на них можно просто под­няться ввысь и улететь, например, к Луне?

Нет, наполненный газом шар всплывает в воздушном океане, как кусок дерева в воде. На высоте нескольких десятков километров плотность воздуха падает, и шар становится тя­желее воздуха. А за атмосферой шару просто не в чем плавать.

Люди давно поняли это и принялись совершен­ствовать летательные аппараты тяжелее возду­ха — самолеты. Принцип планирования, сколь­жения по воздуху подсказали людям птицы, ко­торые тоже тяжелее воздуха. Но крыло может быть полезным только в воздушной стихии. Ле­тательные аппараты, опирающиеся на подъем­ную силу крыла, беспомощны в сильно разре­женной атмосфере. Остается одно — обратиться к реактивным двигателям.

Выстрел из ружья сопровождается отдачей. Если бы вес пули равнялся весу ружья, они разлетались бы с одинаковой скоростью на равные расстояния. Отдача произойдет и при холостом выстреле, правда, значительно мень­шая, но не потому, что струя пороховых газов оттолкнется от воздуха; отдача произошла бы и на Луне, где воздуха нет.

Раскаленные газы, вытекающие из ракет,— это мельчайшие частицы, имеющие массу и вес. Каждая молекула подобна пуле. Разница в весе и в массе, между молекулой и ракетой, ко­нечно, огромна, но количество непрерывно от­брасываемых частиц газа колоссально, так что скорость ракеты может приблизиться к ско­рости газов и даже превысить ее.

Отбрасываемые газы и создают реактивную силу, благодаря которой ракета может двигать­ся и в воздухе, и в безвоздушном пространстве. Она как бы «отталкивается» от струи газов. Чем больше вес и скорость истекающих газов, тем больше реактивная сила, толкающая ракету. Любая ракета состоит из корпуса, двигателя и отсека с полезным грузом. Большая часть корпуса заполнена топливом. Двигатель в основ­ном состоит из камеры сгорания и сопла, кото­рому по ряду причин придается форма растру­ба. Горючее может располагаться прямо в кор­пусе или в отдельных баках. Сопло — это выходное отверстие для газов, образующихся при сгорании топлива.

Циолковский вывел математическую форму­лу, позволяющую рассчитать максимальную скорость, которую может развить ракета:

 

Эта скорость зависит в первую очередь, конеч­но, от скорости истечения газов (с) из сопла ракеты, а скорость газов — от вида топлива и температуры в камере сгорания. Значит, для ракеты нужно наиболее калорийное топливо, т.е. топливо, дающее при сгорании наибольшее количество тепла. Из формулы следует, что скорость зависит также от начальной 1) и конечной (M2) массы ракеты, т. е. от того, ка­кая часть массы ракеты приходится на горючее, а какая на конструкцию — корпус, механизмы управления, рули, камеру сгорания и сопло.

На формуле Циолковского зиждется весь расчет современных ракет. Один из основных элементов этой формулы — отношение общей стартовой массы ракеты к массе ракеты в конце работы двигателя (Z) — в честь великого уче­ного назван числом Циолковского.

Из этой формулы следует вывод: в безвоздуш­ном пространстве скорость ракеты тем больше, чем больше скорость истечения газов при той же массе топлива и чем больше отношение началь­ной массы (веса) ракеты к конечной, т. е. число Циолковского. Чтобы уменьшить конечную массу ракеты, Циолковский предложил раз­бить ракету на несколько самостоятельных ракет. Ракетный «поезд» будет двигаться сначала с помощью самой нижней ракеты, которая раз­гонит его до определенной скорости и после того, как топливо выгорит, будет отброшена. Вторая ступень еще больше увеличит скорость и также отделится от ракеты. Масса (вес) ракеты будет уменьшаться, а скорость — расти.

На первый взгляд может показаться, что выгодно делать в ракете как можно больше ступеней. Но расчет убеждает, что это не так: после шести ступеней максимальная скорость практически остается постоянной.

Циолковский, на много лет опередив своих современников, предсказал на точном языке математики, как человек овладеет безбрежными далями космического пространства. Он указал конкретный путь, по которому должна идти техника межпланетных сообщений.

 



Детские аниматоры клоуны на день рождения ребенка тут В этой компании можно купить нижнее женское белье оптом.


 
Календарь
«  Декабрь 2016  »
ПнВтСрЧтПтСбВс
   1234
567891011
12131415161718
19202122232425
262728293031

Новые статьи
Каталог статей
Как подготовить ребенка к школе
Освоение навыков чтения
Природные материалы на уроках труда

Статистика




 
Адрес почты Вопросы по рекомендациям, размещению рекламы и обратных ссылок обращайтесь pochta@enciklopediya1.ru
2013 © 2016