Prečo rakety štartujú v oblúku. Čo strhne projektil dole

Ak často lietate alebo často sledujete lietadlá na podobných službách, potom ste si pravdepodobne položili otázku, prečo lietadlo letí takto a nie inak. Aká je logika? Skúsme na to prísť.

Prečo lietadlo neletí po priamke, ale v oblúku?

Ak sa pozriete na dráhu letu na displeji v kabíne alebo doma na počítači, tak nevyzerá rovno, ale oblúkovito, zakrivená smerom k najbližšiemu pólu (na severnej pologuli sever, na juhu juh). V skutočnosti sa lietadlo takmer počas celej trasy (a čím je dlhšia, tým je férovejšie) snaží letieť v priamom smere. Ide len o to, že displeje sú ploché a Zem je guľatá a premietanie trojrozmernej mapy na rovnú mení jej proporcie: čím bližšie k pólom, tým bude „oblúk“ zakrivenejší. Overiť si to je veľmi jednoduché: vezmite zemeguľu a potiahnite niť po jej povrchu medzi dvoma mestami. Toto bude najkratšia trasa. Ak teraz prenesiete líniu nite na papier, získate oblúk.

To znamená, že lietadlo letí vždy v priamom smere?

Lietadlo nelieta ako sa mu zachce, ale po vzdušných trasách, ktoré sú položené samozrejme tak, aby sa vzdialenosť minimalizovala. Trate pozostávajú zo segmentov medzi kontrolnými bodmi: možno ich použiť ako rádiové majáky alebo jednoducho súradnice na mape, ktorým sú priradené päťpísmenové označenia, najčastejšie ľahko vysloviteľné, a preto zapamätateľné. Skôr ich musíte vysloviť písmeno po písmene, ale vidíte, že je ľahšie zapamätať si kombinácie ako DOPIK alebo OKUDI ako GRDFT a UOIUA.

Pri vytýčení trasy pre každý konkrétny let sa používajú rôzne parametre, vrátane typu samotného lietadla. Takže napríklad pre dvojmotorové lietadlá (a aktívne nahrádzajú troj- a štvormotorové) platia ETOPS (Extended range twin engine operation performance standard), ktoré upravujú plánovanie trás tak, že lietadlá križujú oceány, púšte alebo póly, je zároveň v určitom čase letu na najbližšie letisko schopné prijať tento typ lietadla. Vďaka tomu pri výpadku jedného z motorov zaručene doletí na miesto núdzového pristátia. Rôzne lietadlá a letecké spoločnosti sú certifikované na rôzne letové časy, môže to byť 60, 120 a dokonca 180 a v ojedinelých prípadoch 240 (!) minút. Medzitým sa plánuje certifikovať Airbus A350XWB na 350 minút a Boeing-787 na 330; toto vylúči štvormotorové lietadlá aj na trasách ako Sydney-Santiago (najdlhšia komerčná trasa na svete ponad more).

Ako sa lietadlá pohybujú po letisku?

Po prvé, všetko závisí od toho, ktorá dráha práve štartuje na letisku odletu a ktorá pristáva na letisku príletu. Ak existuje niekoľko možností, potom pre každú z nich existuje niekoľko schém výstupu a vstupu: ak vysvetlíte na prstoch, lietadlo musí sledovať každý z bodov schémy v určitej výške v určitej (v medziach) rýchlosť. Výber jazdného pruhu závisí od aktuálneho zaťaženia letiska a predovšetkým od vetra. Faktom je, že počas vzletu aj pristátia musí byť vietor protivietor (alebo fúkať zboku, ale stále spredu): ak vietor fúka zozadu, lietadlo bude musieť mať príliš vysokú rýchlosť vzhľadom na zem na udržanie požadovanej rýchlosti vzhľadom na vzduch - možno dĺžka pásu nestačí na vzlet alebo brzdenie. Lietadlo sa preto pri vzlete a pristávaní pohybuje v závislosti od smeru vetra buď jedným, alebo druhým smerom a dráha má dva kurzy vzletu a pristátia, ktoré sa zaokrúhľujú na desiatky stupňov. dráha. Napríklad, ak je kurz 90 v jednom smere, potom to bude 270 v druhom smere a jazdný pruh sa bude nazývať "09/27". Ak, ako je to často na veľkých letiskách, existujú dva paralelné pruhy, sú označené ako ľavý a pravý. Napríklad v Sheremetyevo 07L / 25R a 07R / 25L a v Pulkovo - 10L / 28R a 10R / 28L.

Na niektorých letiskách fungujú jazdné pruhy len v jednom smere – napríklad v Soči sú na jednej strane hory, takže vzlietnuť k moru a pristáť len z mora: ktorýmkoľvek smerom bude fúkať vietor od za alebo počas vzletu, alebo pri pristávaní, takže piloti majú zaručene trochu extrém.

Letové schémy v oblasti letiska zohľadňujú početné obmedzenia - napríklad zákaz letu lietadiel priamo nad mestami alebo špeciálnymi zónami: môžu to byť citlivé zariadenia aj banálne chatové osady Rublyovka, ktorých obyvatelia nemajú radi hluk nad ich hlavy.

Prečo lietadlo letí rýchlejšie jedným smerom ako druhým?

To je otázka z kategórie "dovolenky" - možno viac kópií je rozbitých len okolo skladačky s lietadlom stojacim na pohyblivom páse - "vzlietne alebo nevzlietne." Lietadlo skutočne letí na východ rýchlejšie ako na západ a ak sa z Moskvy do Los Angeles dostanete za 13 hodín, môžete sa vrátiť za 12.

To znamená, že je rýchlejšie lietať zo západu na východ ako z východu na západ.

Humanista si myslí, že Zem sa točí, a keď letíte jedným zo smerov, cieľ sa blíži, pretože planéta sa pod vami stihne otočiť.

Ak počujete takéto vysvetlenie, okamžite dajte dotyčnému učebnicu zemepisu pre šiesty ročník, kde mu vysvetlia, že po prvé, Zem sa otáča zo západu na východ (t. j. podľa tejto teórie by všetko malo byť naopak) a po druhé, atmosféra rotuje so zemou. V opačnom prípade by ste mohli vzlietnuť v teplovzdušnom balóne a visieť na mieste a čakať, kým sa otočíte na miesto, kde potrebujete pristáť: bezplatné cestovanie!

Technik sa snaží vysvetliť tento jav Coriolisovou silou, ktorá pôsobí na rovinu v neinerciálnej referenčnej sústave „Zem-lietadlo“: pri pohybe jedným smerom sa jeho hmotnosť stáva väčšou a v druhom smere menšou. . Jediným problémom je, že rozdiel v hmotnosti lietadla, vytvorený Coriolisovou silou, je veľmi malý aj v porovnaní s hmotnosťou nákladu na palube. Ale to nie je také zlé: odkedy hmotnosť ovplyvňuje rýchlosť? Môžete jazdiť 100 km / h autom, a jeden, a päť z vás. Rozdiel bude len v spotrebe paliva.

Skutočný dôvod, prečo lietadlo letí na východ rýchlejšie ako na západ, je ten, že vetry vo výške niekoľkých kilometrov najčastejšie fúkajú zo západu na východ, takže v jednom smere sa vietor ukazuje ako priaznivý, zvyšuje rýchlosť vzhľadom na Zem a k druhému - prichádzajúci, spomaľujúci. Prečo vetry fúkajú práve takto – spýtajte sa napríklad Coriolisa. Mimochodom, štúdium vysokohorských prúdových prúdov (sú to silné vetry vo forme relatívne úzkych prúdov vzduchu v určitých zónach atmosféry) vám umožňuje položiť trasy takým spôsobom, že keď sa dostanete do prúdu, môžete maximalizovať rýchlosť a ušetriť palivo.

Severná Kórea zažila medzikontinentálna balistická raketa "Hwaseong-15", spustenie nosiča bolo považované za úspešné. Podľa kórejskej ústrednej tlačovej agentúry bola balistická strela schopná vystúpiť do výšky 4475 kilometrov a dopadla 950 kilometrov od miesta štartu. Krátko po testoch úrady KĽDR oznámili vytvorenie „štátnych jadrových síl“. Ministerstvo zahraničných vecí KĽDR 7. decembra oznámilo nevyhnutnosť vojny na Kórejskom polostrove.

Môžu balistické strely letieť tak vysoko?

Áno. Balistické strely lietajú v oblúku a ich motory fungujú len na samom začiatku štartu, po ktorom nosič letí zotrvačnosťou. Zjednodušene povedané, odpálenie takýchto rakiet pozostáva z troch parametrov - uhol štartu, výška zdvihu a dostrel: čím je uhol odpálenia bližšie k 90 stupňom, tým vyššie raketa stúpa a čím bližšie k miestu odpaľovania klesá a naopak. naopak. Tu môžete uviesť príklad známy každému, kto niekedy hádzal kamene: ak je kameň hodený zvisle, spadne na vašu hlavu, a ak je pod uhlom k zemi, potom v určitej vzdialenosti od vás. Čím ostrejší je uhol, pod ktorým kameň hodíte, tým plochejšia bude jeho dráha letu a tým ďalej od vás odletí. Takmer to isté s balistickými raketami.

Prečo vypúšťať rakety tak vysoko?

To je potrebné na testovanie rakiet. Predpokladajme, že určitá krajina vyvinula balistickú strelu. Teraz to treba otestovať, ale územie krajiny je príliš malé a vypúšťanie rakiet na susedov je riskantná záležitosť. Tu sa hodí skúsenosť s kameňom: krajina odpáli balistickú strelu po najstrmšej dráhe tak, aby padla buď na vlastné územie, alebo niekde blízko v neutrálnych vodách. Vedci údajov potom môžu vypočítať maximálny dosah testovanej strely.

Severná Kórea takto testuje svoje rakety. Napríklad v máji 2017 Severná Kórea testovala raketu Hwaseong-12, ktorá dokázala vystúpiť do výšky 2,1 tisíca kilometrov a dopadla 787 kilometrov od štartovacieho bodu. Neskôr otestovaný "Hwaseong-14" vzrástol do výšky 3,7 tisíc kilometrov a spadol 998 kilometrov od miesta štartu. Na základe týchto údajov odborníci naznačujú, že pri spustení po jemnej trajektórii bude maximálny dosah Hwaseong-12 asi päť tisíc kilometrov a Hwaseong-14 - od 6,7 do 10 tisíc.

Ako fungujú balistické rakety?

Princíp ich práce je pomerne jednoduchý. Pred štartom sa do riadiaceho systému rakety zadajú letové parametre a údaje o cieli, po ktorých sa spustí nosná raketa. Najprv zrýchľuje pomocou vlastných motorov a ako zrýchľuje, jeho počiatočnú dráhu určujú kormidlá. Po dosiahnutí maximálnej výšky špecifikovanej programom nosič odpojí hlavicu od hlavice (v závislosti od rakety - jadrovej alebo konvenčnej) a spadne na zem. Bojová hlavica zotrvačnosťou preletí ešte väčšiu vzdialenosť, pričom sa zameria na cieľ, a potom pod vplyvom gravitácie začne padať. Hlavice najmodernejších rakiet sú už na začiatku pádu tlačené vlastnými motormi a bočnými motormi sú roztáčané aj pozdĺž osi, aby sa hlavica stabilizovala na princípe strely.

Ako ďaleko môžu balistické strely letieť?

V súčasnosti existuje niekoľko typov balistických rakiet, ktoré sú podmienečne rozdelené podľa ich dosahu: taktické (dosah nie viac ako 400 kilometrov), krátke (od päťsto do tisíc kilometrov), stredné (od jedného do 5,5 tisíc kilometrov) a medzikontinentálne (viac ako 5,5 tisíc kilometrov). Používajú motory rôzneho výkonu a konštrukcie, majú rôzny počet stupňov a rôzne výrobné náklady. Rakety krátkeho a stredného doletu zakazuje spoločná dohoda medzi Ruskom a Spojenými štátmi, ktorá vstúpila do platnosti v roku 1988. Dohoda bola uzavretá tak, že strany nemohli umiestniť rakety blízko svojho územia a vojenských základní, čím sa skrátil čas na odpálenie raketových úderov na niekoľko minút. Táto dohoda sa nevzťahuje na iné krajiny. Medzikontinentálne rakety sa dajú použiť aj na zasiahnutie na krátku vzdialenosť, ale ich použitie týmto spôsobom sa rovná streľbe z dela na vrabce.

Ukazuje sa, že Severná Kórea je teraz v „jadrovom klube“?

Áno, ale len Severná Kórea je tam dlhodobo – minimálne od roku 2004, keď tamojšie úrady oznámili prvý jadrový test.

Čo presne znamená vytvorenie „štátnych jadrových síl“, je známe iba v Severnej Kórei, ktorá ich vytvorila. S najväčšou pravdepodobnosťou hovoríme o vytvorení vetvy alebo typu vojsk vyzbrojených jadrovými zbraňami. Takéto jednotky sú v neustálej bojovej pohotovosti, aby mohli kedykoľvek spustiť preventívny alebo odvetný jadrový úder na nepriateľské územie.

„Jadrový klub“ sa bežne nazýva krajiny, ktoré dokázali vyvinúť, vytvoriť a otestovať jadrové zbrane. Oficiálne dnes „jadrový klub“ zahŕňa Rusko, Spojené štáty americké, Veľkú Britániu, Francúzsko, Čínu, Pakistan, Indiu a Severnú Kóreu. Súčasťou klubu môže byť aj Izrael; Úrady tejto krajiny zatiaľ nepotvrdili ani nevyvrátili, že štát má jadrové zbrane. V rôznych časoch bolo z vývoja jadrových zbraní podozrivých ďalších 11 krajín sveta vrátane Egypta, Mexika a Švédska.

dátum

02 okt 2013

Rakety stúpajú do vesmíru spaľovaním kvapalných alebo pevných pohonných látok. Po zapálení v spaľovacích komorách s vysokou pevnosťou tieto hnacie plyny, ktoré sa zvyčajne skladajú z paliva a okysličovadla, uvoľňujú obrovské množstvo tepla a vytvárajú veľmi vysoké tlaky, ktoré tlačia splodiny horenia smerom k zemskému povrchu prostredníctvom expandujúcich dýz.

Pretože produkty spaľovania prúdia z dýz dole, raketa stúpa nahor. Tento jav vysvetľuje tretí Newtonov zákon, podľa ktorého pre každú akciu existuje rovnaká a opačná reakcia. Keďže motory na kvapalné palivo sa ľahšie ovládajú ako motory na tuhé palivo, bežne sa používajú vo vesmírnych raketách, najmä v rakete Saturn V zobrazenej na obrázku vľavo. Táto trojstupňová raketa spaľuje tisíce ton tekutého vodíka a kyslíka, aby poháňala kozmickú loď na obežnú dráhu.

Aby sa rýchlo zdvihla, musí ťah rakety prekročiť jej hmotnosť asi o 30 percent. Zároveň, ak sa má vesmírna loď dostať na obežnú dráhu blízko Zeme, musí vyvinúť rýchlosť asi 8 kilometrov za sekundu. Ťah rakiet môže dosiahnuť až niekoľko tisíc ton.

1. Päť motorov prvého stupňa zdvihne raketu do výšky 50-80 kilometrov. Po spotrebovaní paliva prvého stupňa sa oddelí a zapnú sa motory druhého stupňa.
2. Približne 12 minút po štarte vynesie druhý stupeň raketu do výšky viac ako 160 kilometrov, potom sa oddelí s prázdnymi nádržami. Oddeľuje sa aj núdzová úniková raketa.
3. Raketa urýchľovaná jediným motorom tretieho stupňa vynáša kozmickú loď Apollo na dočasnú obežnú dráhu blízko Zeme, asi 320 kilometrov vysoko. Po krátkej prestávke sa motory opäť zapnú, čím zvýšia rýchlosť kozmickej lode na približne 11 kilometrov za sekundu a nasmerujú ju k Mesiacu.

Motor F-1 prvého stupňa spaľuje palivo a uvoľňuje splodiny horenia do životného prostredia.

Po vypustení na obežnú dráhu dostane sonda Apollo zrýchľujúci impulz smerom k Mesiacu. Potom sa oddelí tretí stupeň a kozmická loď pozostávajúca z veliteľského a lunárneho modulu vstúpi na 100-kilometrovú obežnú dráhu okolo Mesiaca, po ktorej lunárny modul pristane. Po doručení astronautov, ktorí boli na Mesiaci, do veliteľského modulu sa lunárny modul oddelí a prestane fungovať.

Čo strhne projektil dole

Osobné lietadlo preletí asi dvestopäťdesiat kilometrov za hodinu. O koľko preletí projektil desaťkrát rýchlejšie ako lietadlo za hodinu?

Zdalo by sa, že projektil by mal za hodinu preletieť asi dva a pol tisíc kilometrov.

V skutočnosti však celý let strely trvá len asi minútu a strela zvyčajne nepreletí viac ako 15-20 kilometrov.

o čo tu ide? Čo bráni projektilu letieť tak dlho a tak ďaleko, ako letí lietadlo?

Ryža. 96. Ako by lietala strela pri výstrele zo zbrane, ktorej hlaveň smeruje rovno na cieľ, a ako má byť hlaveň nasmerovaná, aby strela zasiahla cieľ

Lietadlo letí dlho, pretože vrtuľa ho ťahá stále dopredu. Skrutka funguje mnoho minút, mnoho hodín v rade. Preto môže lietadlo lietať nepretržite mnoho hodín v rade.

Projektil dostal tlak do kanála pištole a potom letí sám, žiadna sila ho už netlačí dopredu. Z hľadiska mechaniky bude letiaci projektil telom pohybujúcim sa pozdĺž a tretinami. Takéto teleso, - učí mechanika, - sa musí riadiť veľmi jednoduchým zákonom: musí sa pohybovať priamočiaro a rovnomerne, pokiaľ naň nepôsobí iná sila.

Dodržiava projektil tento zákon, pohybuje sa v priamom smere?

Ryža. 97. Hodený kameň opisuje oblúk

Predstavte si, že kilometer od vás je nejaký cieľ – napríklad nepriateľský guľomet. Skúste namieriť 76mm divízny kanón tak, aby jeho ústie smerovalo priamo na guľomet (obr. 96), potom vystreľte.

Bez ohľadu na to, koľkokrát takto vystrelíte, nikdy nezasiahnete cieľ: zakaždým, keď projektil spadne na zem a exploduje, preletí len 300 metrov.

Ukazuje sa, že projektil neletí priamo vpred: počas letu klesá. Čo sa deje? Prečo projektil letí v priamom smere? Aká je sila, ktorá ťahá projektil dole?

Odpoveď je veľmi jednoduchá: gravitácia spôsobuje, že projektil pri lete klesá.

Každý vie, že hodený kameň neletí priamo, ale opisuje oblúk a po preletení krátkej vzdialenosti spadne na zem alebo do vody (obr. 97). Ceteris paribus, kameň letí čím ďalej, čím silnejšie je odhodený, tým väčšiu rýchlosť dostal v momente hodu.

Ryža. 98. Ako by projektil spadol pod vrhaciu čiaru pri streľbe vo vákuu

Vymeňte osobu, ktorá hádže kameň, za nástroj a nahraďte kameň projektilom; ako každé lietajúce teleso bude projektil počas letu priťahovaný k zemi, a preto sa vzdiali od čiary, pozdĺž ktorej bol odhodený; táto čiara sa v delostrelectve nazýva - "čiara hodu" a uhol medzi touto čiarou a horizontom dela - "uhol hodu" (obr. 98).

V prvej sekunde letu projektil padne asi o 5 metrov (presnejšie o 4,9 metra), v druhej - o takmer 15 metrov (presnejšie o 14,7 metra) a v každej ďalšej sekunde rýchlosť pádu sa zvýši takmer o 10 metrov za sekundu (presnejšie - o 9,8 metra za sekundu). Toto je zákon voľného pádu telies, ktorý objavil Galileo.

Preto línia letu strely - dráha - nie je rovná, ale podobne ako pri hodenom kameni podobná oblúku.

Teraz skúste odpovedať na túto otázku: existuje vzťah medzi uhlom hodu a vzdialenosťou, ktorú projektil preletí?