Номер 1, страница 63 - гдз по физике 9 класс учебник Кабардин

1. Принцип работы реактивного двигателя.

1. Принцип работы реактивного двигателя.

Принцип работы реактивного двигателя основан на третьем законе Ньютона, который гласит, что для каждого действия существует равное и противоположно направленное противодействие. В более общем смысле, его работа описывается законом сохранения импульса.

Суть реактивного движения заключается в том, что когда от тела (например, ракеты или самолета) с некоторой скоростью отделяется его часть (например, струя горячего газа), само тело получает импульс в противоположном направлении и начинает двигаться. Сила, толкающая тело вперед, называется реактивной силой или силой тяги.

Рассмотрим этот принцип на примере наиболее распространенного типа — воздушно-реактивного турбореактивного двигателя (ТРД), который используется в самолетах:

1. Забор воздуха. Через входное устройство (воздухозаборник) в двигатель на большой скорости поступает атмосферный воздух.

2. Сжатие. Воздух проходит через многоступенчатый компрессор — систему вращающихся и неподвижных лопаток. Компрессор сильно сжимает воздух, в результате чего его давление и температура значительно возрастают.

3. Сгорание. Сжатый и нагретый воздух поступает в камеру сгорания. Туда через форсунки впрыскивается топливо (авиационный керосин). Топливовоздушная смесь поджигается и интенсивно сгорает, образуя большое количество раскаленных газов с очень высокой температурой (до 2000°C) и давлением.

4. Расширение в турбине. Продукты сгорания, обладающие огромной энергией, с огромной скоростью устремляются к выходу из двигателя. На их пути установлена газовая турбина, похожая по конструкции на компрессор. Горячий газ, расширяясь, вращает лопатки турбины. Основная задача турбины — приводить в движение компрессор, с которым она жестко соединена общим валом. Таким образом, турбина отбирает часть энергии у газового потока для поддержания работы самого двигателя.

5. Истечение из сопла. Газы, прошедшие через турбину, все еще обладают значительным давлением и температурой. Они поступают в реактивное сопло — канал специальной формы (обычно сужающийся) на выходе из двигателя. В сопле оставшаяся энергия давления и температуры газов преобразуется в кинетическую энергию: газы ускоряются до очень высоких, часто сверхзвуковых, скоростей и с силой выбрасываются в атмосферу.

6. Создание тяги. Согласно третьему закону Ньютона, выбрасывание массы газа с большой скоростью назад создает равную по величине и противоположную по направлению силу — силу тяги. Эта сила приложена к конструкции двигателя и толкает самолет вперед.

Таким образом, двигатель работает в непрерывном цикле: всасывает воздух, сжимает его, нагревает за счет сжигания топлива и с огромной скоростью выбрасывает назад, создавая тягу для движения вперед. Величина силы тяги $\text{F}$ в упрощенном виде пропорциональна массе газа, выбрасываемого в секунду ($\dot{m}$), и скорости его истечения ($v_{газа}$): $F \approx \dot{m} \cdot v_{газа}$.

Ответ: Принцип работы реактивного двигателя заключается в создании силы тяги за счет отбрасывания массы рабочего тела (продуктов сгорания) в направлении, противоположном движению. Это основано на законе сохранения импульса и третьем законе Ньютона. В воздушно-реактивном двигателе этот процесс включает в себя забор и сжатие воздуха, сжигание в нем топлива для получения горячих газов высокого давления, которые, вращая турбину для привода компрессора, затем с высокой скоростью истекают из реактивного сопла, создавая тягу.