Космос у тебя дома

Когда она стоит на старте, ее количество движения равно нулю. Когда же заработали реактивные двигатели и из сопел с огромной скоростью вырываются раскаленные газы, ракета устремляется вверх.

Если умножить всю массу этих газов на их скорость, то произведение будет точно равно произведению массы корпуса ракеты на ее скорость. Только направления разные: раскаленные газы летят к Земле, а ракета летит от Земли.

ОПЫТЫ С РЕАКТИВНЫМ ДВИЖЕНИЕМ

Реактивный плот

Начнем сразу с опыта, который даст возможность наблюдать реактивное движение, как говорится, в натуре. Опыт довольно простой, но чтобы он прошел удачно, его нужно хорошо подготовить.

Выпилите из доски прямоугольный кусочек толщиной 1,5 сантиметра, шириной 5 и длиной 10 сантиметров. Это будет маленький плот — основа нашего прибора. К его узкой стороне посередине приклейте нерастворимым в воде клеем и прибейте маленьким гвоздиком половинку разрезанной вдоль бутылочной пробки (из пробкового дерева). Один конец этой половинки должен быть вровень с дощечкой, а другой — возвышаться на два сантиметра. Затем вырежьте из картона две узкие полоски размером 0,5x10 сантиметров и приклейте их посередине плотика (начиная от пробки) с зазором в пять миллиметров.

Возьмите лезвие безопасной бритвы (надо их иметь несколько — они легко ломаются), согните его, насколько это возможно, и свяжите концы ниткой, как вы это делали, когда «заряжали» картонную пружину в опыте с мячиками. Здесь бритва будет играть ту же роль — роль пружины. Переверните согнутую бритву концами вверх и, приложив один конец к пробке, прикрепите к ней ниткой. Кроме этого, обхватите конец лезвия тонкой проволочкой и, закрутив ее, плотно прижмите его к пробке.

Для этого опыта нужно приобрести деревянный или пластмассовый шарик диаметром три сантиметра. Вес шарика не должен быть больше 10 граммов (не больше веса двух пятаков). Деревянный шарик имеет то преимущество, что он не тонет, и его легче будет найти, если опыт будет проводиться на берегу пруда или озера. Но конечно, опыт вполне можно проделать и в большом тазу или в ванне. Важно, чтобы вода была спокойная, чтобы не было ни волн, ни течения, ни ветра.

Положите на воду плотик с «заряженной» пружиной-бритвой. На картонную дорожку, прижав к концу бритвы, положите деревянный шарик. Конец бритвы должен касаться середины шарика или быть чуть выше его середины. Когда плотик успокоится, перестанет качаться после опускания на воду, поднесите к нитке, стягивающей концы бритвы, горящую спичку. Делайте это осторожно, не касаясь ни нитки, ни бритвы. Нитка перегорит, бритва своим концом ударит по шарику, и он соскочит с плотика в воду. Плотик поплывет в противоположную сторону.

С похожим опытом вы уже познакомились, когда картонная пружина, распрямляясь, ударяла по двум мячикам, приводя их в движение. Шарики откатывались в разные стороны. Здесь произошло то же самое, только вторым мячиком был сам плотик. В обоих случаях действовал принцип реактивного движения.

Шарик, соскочивший с плотика, подобен продуктам сгорания топлива, вылетающим из сопел ракеты. Пружина, распрямившись, нажала на шарик и одновременно на стенку «камеры сгорания» — пробку, к которой она привязана. Но шарик под напором пружины вылетел с нашей плавучей «ракеты», а давление на противоположную стенку «камеры сгорания» заставило ее под этим напором двинуться в противоположную сторону.

В ракете, которая вылетает со старта, непрерывно в течение короткого промежутка времени сгорает топливо. Из узкого, постепенно расширяющегося отверстия, сопла, вырываются под большим давлением и с большой скоростью продукты сгорания — газы. Ракета при этом получает ускорение, пока не будет достигнута нужная скорость, и летит в сторону, противоположную вылетающей струе газов.

Ракета может лететь с работающими двигателями и в безвоздушном пространстве. Топливо в камере сгорания получает для сгорания нужную порцию кислорода. И летит ракета только благодаря реактивной силе, силе отдачи, а не благодаря отталкиванию от воздуха.

Отдача происходит и при стрельбе орудий и при стрельбе из ружья или винтовки. Снаряд или пуля летят в одну сторону, а орудие и винтовка движутся в другую. Но у снаряда или пули массы значительно меньшие, чем у орудия и винтовки. Вспомните опыт с мячиками, у которых разные массы. Какой из них откатится дальше? Конечно, тот, у которого масса меньше.

Началось с игрушки

Реактивное движение, которое сейчас широко применяется и в авиации и для полетов в космическое пространство, известно было, как это ни покажется странным, в глубокой древности.

Но дальше забавных игрушек оно применения не находило. Сохранились описания паровой вертушки, которая вращалась благодаря вылетающим струям пара. Устроена она была очень просто. В шаровой котел наливалась вода, под котлом разжигался огонь, вода закипала, пар с силой вырывался из двух загнутых в одну сторону трубок. Котел мог вращаться на двух вертикальных осях. В местах изгиба трубок возникала реактивная сила, и шарообразный котел быстро вращался.

Но в те далекие времена никто и не думал, что реактивное движение даст человеку возможность посылать корабли к Луне, Марсу, Юпитеру, Венере, Меркурию и другим планетам Солнечной системы.

Первым, кто открыл возможность хотя бы в виде описанной игрушки использовать реактивное движение, был грек Герон Александрийский, живший в первом веке нашей эры.

А в 1750 году венгерский ученый Янош Андраш Сегнер сделал прибор, основанный на реактивном действии вытекающих струй воды. Прибор назвали Сегнеровым колесом, и сейчас он — непременное наглядное пособие любого школьного физического кабинета.

Когда был изобретен порох, его использовали для игрушечных ракет, различных фейерверков. Игрушечные ракеты стали применять для сигнализации во время войн, а в XIX веке ракеты уже применяли как оружие.

Потом возникла мысль о возможности использования ракет, конечно, более мощных и для полета людей. Приговоренный к смертной казни революционер-народоволец Николай Иванович Кибальчич за несколько дней до смерти, сидя в тюрьме, составил первый проект ракетного аппарата для полета людей.

Но полное научное обоснование полета человека в космос разработал Константин Эдуардович Циолковский. Он основал науку о полетах на другие планеты, рассчитал, какие для этого нужны корабли, какое понадобится горючее, какие скорости и траектории будут нужны для таких полетов.

Сейчас и у нас и в Соединенных Штатах Америки ракетная техника развита очень сильно. Вы свидетели полетов наших космонавтов и американских астронавтов. Прогрессивное человечество стремится к тому, чтобы ракетная техника служила только науке, только на благо человека. Навсегда должно быть исключено ее применение для уничтожения людей и всего того, что создано человеком.

В наши дни сотни искусственных спутников Земли выполняют огромную работу по изучению околоземного пространства, дают возможность передавать телевизионную передачу, осуществлять телефонную и телеграфную связь на огромные расстояния — из одного конца нашей планеты в другой, предупреждают об изменениях погоды, о надвигающихся опасных тайфунах. А полеты советских и американских космических кораблей к Луне и планетам Солнечной системы? Вокруг Луны, Марса и Венеры иногда вращаются искусственные спутники, сообщая о них ценные научные сведения.

Реактивное движение используется не только в космосе. Вся современная авиация в основном применяет реактивный принцип. Это и экономичнее, и быстрее, и надежнее.

Мог ли обо всем этом мечтать Герои Александрийский, глядя на свою вращающуюся реактивную игрушку? Даже физик Сегнер, демонстрируя свое, ставшее знаменитым «колесо», вряд ли придавал серьезное значение этому прибору и реактивному движению, положенному в его основу.