Ռեակտիվ շարժում

Մենք ֆիզիկայից անցնում ենք իմպուլս, իմպուլսի պահպանման օրենք և Ռեակտիվ շարժում, և ինձ հետաքրքիր թվաց այս թեման և ես որոշեցի ավելի խորը ուսումնասիրել։

Մարմնի իմպուլս 

Շարժվող մարմնի գործողությունը կախված է նրա զանգվածից և արագությունից:

Բանաձև՝ p=mv

Իմպուլսը հավասար է զանգվածի ու արագության արտադրյալին։

Օրինակ

մեծ արագությամբ շարժվող գնդակը ֆուտբոլիստը կարող է կանգնեցնել ոտքով կամ գլխով (տե՛ս նկար 1), բայց մարդը չի կարող կանգնեցնել նույնիսկ շատ փոքր արագությամբ շարժվող գնացքը 2): Թենիսի գնդակը, դիպչելով մարդուն, վնաս չի տալիս, սակայն ավելի փոքր զանգվածով, բայց մեծ արագությամբ շարժվող ատրճանակից դուրս թռած գնդակը կարող է մեծ վնաս հասցնել մարդուն:

Իմպուլսի պահպանման օրենք

Իմպուլսի պահպանման օրենքը փակ համակարգերում

Մարմինների փակ համակարգ կոչվում է միայն միմյանց հետ փոխազդող մարմիններից կազմված համակարգը:Համակարգի մարմինների միջև փոխազդեցության ուժերն ընդունված է անվանել ներքին ուժեր: Իսկ համակարգի մարմինների վրա այլ մարմինների (որոնք չեն մտնում համակարգի մեջ) կողմից ազդող ուժերն անվանում են արտաքին ուժեր: Շատ դեպքերում փակ են համարում նաև այն համակարգը, որը կազմող մարմինների վրա ազդող արտաքին ուժերի համազորը զրո է, այսինքն՝ համակարգի վրա արտաքին ազդեցությունները համակշռված են:

Փակ համակարգ կազմող մարմինների իմպուլսների գումարը մնում է անփոփոխ:

Ռեակտիվ շարժում՝

Երկու մարմինների փոխազդեցության արդյունքի վերլուծությունը իմպուլսի պահպանման օրենքի տեսանկյունից ծնել է մի գաղափար, որի գործնական կիրառությունը հետագայում հսկայական դեր է խաղացել քաղաքակրթության զարգացման գործում: Բերենք մի օրինակ.Լճափին կայանած նավակից զբոսաշրջիկը m զանգվածով ուսապարկը հորիզոնական ուղղված u արագությամբ նետում է դեպի ափը` նրան հաղորդելով mu→ իմպուլս:

Նյուտոնի օրենքները թույլ են տալիս բացատրել մի շատ կարևոր մեխանիկական երևույթ՝ ռեակտիվ շարժումը։ Այդպես են անվանում մարմնի շարժումը, երբ որոշակի արագություն ունենալով՝ մարմնից անջատվում է նրա մի մասը՝ մնացած մարմնին ստիպելով շարժվել հակառակ ուղղությամբ։

Վերցնենք, օրինակ՝ մանկական ռետինե փուչիկը, լավ փչենք ու բերանը բաց՝մի կողմ նետենք։ Կտեսնենք, որ երբ օղն սկսի դուրս գալ մի կողմից, փու­չիկը կթռչի հակառակ կողմ։ Դա էլ հենց ռեակտիվ շարժումն է։

 Նավակի, զբոսաշրջիկի և ուսապարկի ընդհանուր զանգվածը նշանակենք M-ով: Այդ մարմինները գործնականում կազմում են փակ համակարգ, որովհետև նրանց վրա արտաքին ազդեցությունները (Երկրի ձգողության և ջրի կողմից ազդող արքիմեդյան ուժերը) համակշռված են: Ուրեմն այդ համակարգի իմպուլսը պահպանվում է: Մինչ ուսապարկը նետելը այն եղել է զրո: Որպեսզի ուսապարկը նետելուց հետո էլ համակարգի իմպուլսը լինի զրո, համակարգի մնացած մասը (նավակը և զբոսաշրջիկը), որի զանգվածը դառնում է M−m, պետք է սկսի շարժվել այնպիսի v→

արագությամբ, որ ուսապարկի և այդ մասի իմպուլսների գումարը լինի զրո.

mu→+(M−m)v→=0, որտեղից  v→=−mu→M−m

Այս բանաձևում «−» նշանը ցույց է տալիս, որ նավակը շարժվում է ուսապարկի շարժման հակառակ ուղղությամբ, իսկ նրա արագության մոդուլը որոշվում է  v=mu/(M−m) բանաձևով: Բանաձևից երևում է, որ համակարգի արագությունը կարելի է մեծացնել՝ մեծացնելով նետվող մարմնի զանգվածը և նետման արագությունը:

Ուշադրություն

Այսպիսով ստացվեց.

1. Երբ մարմնից նրա մի մասն անջատվում է որոշակի արագությամբ, մնացած մասը շարժվում է հակառակ ուղղությամբ:

2. Մեծացնելով անջատվող մասի զանգվածը և արագությունը, կարելի է մեծացնել մնացած մասի արագությունը:

Այս արդյունքը կարելի է օգտագործել շարժիչ ստեղծելու համար, ինչն այսօր հաջողությամբ իրականացվում է ամենատարբեր բնագավառներում՝ սկսած կենցաղից մինչև տիեզերագնացություն:Պարզենք, թե վերը բերված օրինակում ո՞ր ուժն է շարժման մեջ դնում նավակը: Ուսապարկը նետելիս զբոսաշրջիկը նրա վրա ազդում է որոշակի ուժով: Նյուտոնի III օրենքի համաձայն՝ ուսապարկը հակազդում է մոդուլով այդ ուժին հավասար և ուղղությամբ հակադիր  ուժով: Հակազդեցության այդ ուժն էլ շարժման մեջ է դնում նավակը: Հակազդեցության ուժն անվանում են նաև ռեակցիայի ուժ, ուստի նավակի շարժումն անվանում են ռեակտիվ շարժում:

Ռեակտիվ շարժում  են անվանում այն շարժումը, որի դեպքում մարմնից որոշակի արագությամբ նրա մի մասի անջատման հետևանքով մնացած մասը շարժվում է հակառակ ուղղությամբ:

m₁v₁+m₂v₂=m₁v₁+m₂v₂

Մարմնից անջատվող մասը կարող է լինել ինչպես պինդ մարմին, այնպես էլ հեղուկ կամ գազ: Հեղուկի արտանետման դեպքում առաջացող ռեակտիվ շարժումը կարելի է դիտել հետևյալ փորձով։ 45° անկյան տակ ծռված ծայրակալ ունեցող ռետինե փողրակին միացած ապակե ձագարի մեջ ջուր լցնենք (տե՛ս նկար)։ Հենց որ ջուրն սկսի դուրս թափվել ծայրակալից, փողրակը կսկսի շարժվել և կթեքվի ջրի հոսքին հակառակ ուղղությամբ։ 

Ռեակտիվ շարժիչը մի սարք է, որից մեծ արագությամբ դուրս են նետվում վառելանյութի այրման ժամանակ առաջացած գազերը: Դրանք տեղակայվում են զանազան փոխադրամիջոցներում՝ հեծանիվ, ավտոմեքենա, գնացք, ինքնաթիռ, հրթիռ և այլն:

Սա ռեակտիվ շարժման գլխավոր առանձնահատկությունն է:

Թվարկված բոլոր փոխադրամիջոցներում քարշի ուժն առաջանում է առանց շրջապատի մարմինների հետ որևէ փոխազդեցության: Այն առաջանում է շնորհիվ համակարգի առանձին մասերի փոխազդեցության:Ռեակտիվ շարժիչների շնորհիվ հրթիռը կարողանում է դուրս գալ տիեզերական տարածություն, որտեղ ռեակտիվ շարժիչներն առայսօր այլընտրանք չունեն:

Ռեակտիվ շարժումը բնության մեջ և տեխնիկայում.

Պատմություն

Տիեզերական թռիչքների համար հրթիռների օգտագործման գաղափարն առաջին անգամ առաջարկել է ռուս գիտնական Կոնստանտին Ցիոլկովսկին քսաներորդ դարի սկզբին։ Սակայն միայն կես դար հետո հնարավոր եղավ այն իրագործման մեջ մտցնել։

Երկրի առաջին արբանկյակն արձակվել է 1957 թվականի հոկտեմբերի չորսին, Խորհրդային Միությունում։ Հետագայում Երկրի արհեստական արբանյակներ են արձակվել ԱՄՆ-ում, Իտալիայում, Ֆրանսիայում, Կանադայում, Ճապոնիայում, Չինաստանում, Մեծ Բրիտանիայում։

Պատմության մեջ առաջին անգամ 1961 թվական ապրիլի տասներկուսին “Վոստոկ” տիեզերանավով Երկրի շուրջ պտույտ է կատարել ռուս տիեզերագնաց Յուրի Գագարինը, իսկ 1969 թվականի հուլիսի քսանմեկին ամերիկացի Նիլ Արմսթրոնգը և Էդվին Օլդրինը <<Ապոլոն-11>> տիեզերանավից անջատված լուսնախցիկով վայրէջք են կատարել Լուսնի մակերևույթին։

Իմ պատրաստած տեսանյութը՝