Cum se mișcă o sepie? suflete de cerneală

Logica naturii este cea mai accesibilă și cea mai utilă logică pentru copii.

Konstantin Dmitrievici Ușinski(03/03/1823–01/03/1871) - profesor rus, fondator al pedagogiei științifice în Rusia.

BIOFIZICA: PROMOVARE JET ÎN NATURA VIE

Recomand cititorilor paginilor verzi să se uite fascinanta lume a biofiziciiși cunoașteți principalul principiile propulsiei cu reacție la animale sălbatice. Programul de azi: cornerot de meduze- cea mai mare meduză din Marea Neagră, scoici, întreprinzător larvă de libelule, delicios calamar cu motorul său cu reacție de neegalatşi minunate ilustraţii ale biologului sovietic şi pictor de animale Kondakov Nikolai Nikolaevici.

Conform principiului propulsiei cu reacție în fauna sălbatică, o serie de animale se mișcă, de exemplu, meduze, scoici, larve ale libelulei rocker, calamar, caracatiță, sepie ... Să le cunoaștem mai bine pe unele dintre ele ;-)

Mod jet de a muta meduze

Meduzele sunt unul dintre cei mai vechi și numeroși prădători de pe planeta noastră! Corpul unei meduze este 98% apă și este compus în mare parte din udat țesut conjunctiv – mezoglea funcționând ca un schelet. Baza mezogleei este colagenul proteic. Corpul gelatinos și transparent al unei meduze are forma unui clopot sau a unei umbrele (cu un diametru de câțiva milimetri până la 2,5 m). Majoritatea meduzelor se mișcă mod reactivîmpingând apa din cavitatea umbrelei.

Cornerota de meduze(Rhizostomae), un detașament de celenterate din clasa scyphoid. meduze ( pana la 65 cmîn diametru) sunt lipsite de tentacule marginale. Marginile gurii sunt alungite în lobi bucali cu numeroase pliuri care cresc împreună pentru a forma multe deschideri bucale secundare. Atingerea lobilor gurii poate provoca arsuri dureroase datorita actiunii celulelor intepatoare. Aproximativ 80 de specii; Ei trăiesc în principal în zonele tropicale, mai rar în mările temperate. În Rusia - 2 tipuri: Rhizostoma pulmo comune în negru și Mările de Azov, Rhopilema asamushi găsit în Marea Japoniei.

Jet scape scoici de scoici de mare

Scoici de scoici, de obicei culcat în liniște în partea de jos, când principalul lor dușman se apropie de ei - un prădător încântător de lent, dar extrem de insidios - stea de mare- strângeți puternic supapele învelișului lor, împingând apa din ea cu forță. Folosind astfel principiul propulsiei cu reacție, plutesc în sus și, continuând să deschidă și să închidă cochilia, pot înota o distanță considerabilă. Dacă, dintr-un motiv oarecare, scoica nu are timp să scape cu ea zbor cu jet, steaua de mare o strânge cu mâinile, deschide cochilia și mănâncă...

Scoică(Pecten), un gen de nevertebrate marine din clasa bivalvelor (Bivalvia). Cochilia scoicii este rotunjită cu o margine dreaptă a balamalei. Suprafața sa este acoperită cu nervuri radiale divergente din partea de sus. Valvele învelișului sunt închise de un mușchi puternic. Pecten maximus, Flexopecten glaber trăiesc în Marea Neagră; în Marea Japoniei și în Marea Okhotsk - Mizuhopecten yessoensis ( pana la 17 cmîn diametru).

Pompă cu jet Rocker Dragonfly

temperament larve de libelule, sau ashny(Aeshna sp.) nu mai puțin prădător decât rudele sale înaripate. Timp de doi, și uneori de patru ani, trăiește în regatul subacvatic, se târăște de-a lungul fundului stâncos, urmărind micii locuitori acvatici, cu plăcere incluzând mormoloci de calibru destul de mare și prăjiți în dieta ei. În momentele de pericol, larva libelulei-legănoase decolează și se zvâcnește înainte, mânată de munca unui minunat pompa cu jet. Luând apă în intestinul posterior și apoi aruncând-o brusc afară, larva sare înainte, împinsă de forța de recul. Folosind astfel principiul propulsiei cu reacție, larva libelulei rocker se ascunde de amenințare urmărind-o cu smucituri și smucituri încrezătoare.

Impulsuri reactive ale „autostrăzii” nervoase a calmarilor

În toate cazurile de mai sus (principiile propulsării cu jet a meduzei, scoicilor, larvelor libelulei rocker), împingerile și smuciturile sunt separate unele de altele prin intervale semnificative de timp, prin urmare, nu se realizează o viteză mare de mișcare. Pentru a crește viteza de mișcare, cu alte cuvinte, numărul de impulsuri reactive pe unitatea de timp, Necesar creșterea conducerii nervoase care excită contracția musculară, care servește un motor cu reacție viu. O astfel de conductivitate mare este posibilă cu un diametru mare al nervului.

Se știe că calmarii au cele mai mari fibre nervoase din regnul animal. În medie, ating 1 mm în diametru - de 50 de ori mai mare decât majoritatea mamiferelor - și conduc excitația cu o viteză 25 m/s. Și un calmar de trei metri dosidius(locuieste in largul coastei Chile) grosimea nervilor este fantastic de mare - 18 mm. Nervi groși ca frânghiile! Semnalele creierului - agenții cauzali ai contracțiilor - se repezi de-a lungul „autostrăzii” nervoase a calmarului cu viteza unei mașini - 90 km/h.

Datorită calmarului, cercetările privind activitatea vitală a nervilor au avansat rapid de la începutul secolului al XX-lea. „Și cine știe, scrie naturalistul britanic Frank Lane, poate că acum există oameni care îi datorează calmarului că sistemul lor nervos este într-o stare normală...”

Viteza și manevrabilitatea calamarului se explică și prin excelent forme hidrodinamice corpul animalului, de ce calmar și poreclit „torpilă vie”.

calamari(Teuthoidea), subordine cefalopode echipă de zece picioare. Dimensiunea este de obicei de 0,25-0,5 m, dar unele specii sunt cele mai mari nevertebrate(calamarii din genul Architeuthis ajung 18 m, inclusiv lungimea tentaculelor).
Corpul calmarilor este alungit, ascuțit în spate, în formă de torpilă, ceea ce determină viteza mare de mișcare a acestora ca în apă ( până la 70 km/h), și în aer (calamarii pot sări din apă la o înălțime pana la 7 m).

Motor cu reacție Squid

Propulsie cu reacție, folosit acum în torpile, avioane, rachete și proiectile spațiale, este de asemenea caracteristic cefalopode - caracatiță, sepie, calmar. De cel mai mare interes pentru tehnicieni și biofizicieni este motor cu reacție calamar. Atenție la cât de simplu, cu ce consum minim de material, natura a rezolvat această sarcină complexă și încă de neîntrecut ;-)

În esență, calmarul are două motoare fundamental diferite ( orez. 1a). Când se mișcă încet, folosește o înotătoare mare în formă de diamant, care se îndoaie periodic sub forma unui val care călătorește de-a lungul corpului. Calamarul folosește un motor cu reacție pentru a se arunca rapid.. Baza acestui motor este mantaua - muşchi. Înconjoară corpul moluștei din toate părțile, formând aproape jumătate din volumul corpului său și formează un fel de rezervor - cavitatea mantalei - „camera de ardere” a unei rachete viiîn care apa este aspirată periodic. Cavitatea mantalei contine branhii si organe interne calmar ( orez. 1b).

Cu un mod de înot cu jet animalul aspiră apă prin fisura larg deschisă a mantalei în cavitatea mantalei din stratul limită. Decalajul mantalei este strâns „prins” cu „butoane” speciale după ce „camera de ardere” a unui motor sub tensiune este umplută cu apă din exterior. Decalajul mantalei este situat aproape de mijlocul corpului calmarului, unde are cea mai mare grosime. Forța care provoacă mișcarea animalului este creată prin ejectarea unui jet de apă printr-o pâlnie îngustă, care se află pe suprafața abdominală a calmarului. Această pâlnie, sau sifon, - „duza” unui motor cu reacție viu.

„Duza” motorului este echipată cu o supapă specială iar mușchii îl pot întoarce. Prin modificarea unghiului de instalare al duzei pâlnie ( orez. 1c), calmarul înoată la fel de bine, atât înainte, cât și înapoi (dacă înoată înapoi, pâlnia se extinde de-a lungul corpului, iar supapa este apăsată de peretele său și nu interferează cu jetul de apă care curge din cavitatea mantalei; când calmarul trebuie să se deplaseze înainte, capătul liber al pâlniei se alungește oarecum și se îndoaie în plan vertical, ieșirea sa este pliată și supapa își asumă o poziție îndoită). Împingerile cu jet și aspirația apei în cavitatea mantalei se succed una după alta cu o viteză imperceptibilă, iar calmarul zboară prin albastrul oceanului ca o rachetă.

Calamarul și motorul său cu reacție - figura 1

1a) calmar - torpilă vie; 1b) motor cu reacție calamar; 1c) poziția duzei și a valvei acesteia atunci când calmarul se mișcă înainte și înapoi.

Animalul petrece fracțiuni de secundă pe aportul de apă și expulzarea acesteia. Aspirând apă în cavitatea mantalei din partea din spate a corpului în perioadele de mișcare inerțială lentă, calmarul aspiră astfel stratul limită, prevenind astfel separarea fluxului în timpul curgerii instabile în jur. Prin creșterea porțiunilor de apă ejectată și creșterea contracției mantalei, calmarul crește ușor viteza de mișcare.

Motorul cu reacție calamar este foarte economic, astfel încât să poată atinge viteza 70 km/h; unii cercetători cred că chiar 150 km/h!

Inginerii au creat deja motor asemănător cu motorul cu reacție calamar: Acest tun de apa funcționând cu benzină convențională sau motor diesel. De ce motor cu reacție calamar atrage în continuare atenția inginerilor și face obiectul unei cercetări atente de către biofizicieni? Pentru a lucra sub apă este convenabil să aveți un dispozitiv care funcționează fără acces aerul atmosferic. Căutarea creativă a inginerilor are ca scop crearea unui design motor cu hidroreacție, asemănător jet de aer…

Bazat pe cărți grozave:
„Biofizică la lecțiile de fizică” Cecilia Bunimovna Katz,
Și „Primate ale mării” Igor Ivanovici Akimushkina

Kondakov Nikolai Nikolaevici (1908–1999) – Biolog sovietic, pictor de animale, candidat la științe biologice. Principala sa contribuție la știința biologică au fost desenele sale cu diverși reprezentanți ai faunei. Aceste ilustrații au fost incluse în multe publicații, cum ar fi Mare Enciclopedia Sovietică, Cartea Roșie a URSS, în atlase de animale și materiale didactice.

Akimușkin Igor Ivanovici (01.05.1929–01.01.1993) – Biolog sovietic, scriitor - popularizator al biologiei, autor al unor cărți de știință populară despre viața animală. Laureat al premiului „Knowledge” al Societății All-Union. Membru al Uniunii Scriitorilor din URSS. Cea mai faimoasă publicație a lui Igor Akimushkin este o carte în șase volume "Lumea animalelor".

Materialele acestui articol vor fi utile pentru aplicare nu numai la lecţiile de fizicăȘi biologie dar şi în activităţile extraşcolare.
Material biofizic este extrem de benefică pentru mobilizarea atenției elevilor, pentru transformarea formulărilor abstracte în ceva concret și apropiat, afectând nu doar sfera intelectuală, ci și cea emoțională.

Literatură:
§ Katz Ts.B. Biofizică la lecțiile de fizică

§ § Akimushkin I.I. Primatele mării
Moscova: editura „Gândirea”, 1974
§ Tarasov L.V. Fizica în natură
Moscova: Editura Enlightenment, 1988

Propulsia cu reacție în natură și tehnologie este un fenomen foarte comun. În natură, apare atunci când o parte a corpului se separă cu o anumită viteză de o altă parte. În acest caz, forța reactivă apare fără interacțiunea organismului dat cu corpurile externe.

Pentru a înțelege ce este în joc, cel mai bine este să apelăm la exemple. în natură şi tehnologie sunt numeroase. Vom vorbi mai întâi despre modul în care animalele îl folosesc și apoi despre cum este aplicat în tehnologie.

Meduze, larve de libelule, plancton și moluște

Mulți, înotând în mare, s-au întâlnit cu meduze. În Marea Neagră, cel puțin, sunt destui. Cu toate acestea, nu toată lumea credea că meduzele se mișcă doar cu ajutorul propulsiei cu reacție. Larvele de libelule, precum și unii reprezentanți ai planctonului marin, recurg la aceeași metodă. Eficiența animalelor marine nevertebrate care îl folosesc este adesea mult mai mare decât cea a invențiilor tehnice.

Multe moluște se mișcă într-un mod care ne interesează. Exemplele includ sepia, calmarul, caracatița. În special, moluștea marina de scoici este capabilă să avanseze folosind un jet de apă care este aruncat din coajă atunci când supapele sale sunt puternic comprimate.

Și acestea sunt doar câteva exemple din viața lumii animale care pot fi citate, dezvăluind subiectul: „Propulsiunea cu reacție în viața de zi cu zi, natură și tehnologie”.

Cum se mișcă sepia

Foarte interesantă este și sepia din acest punct de vedere. La fel ca multe cefalopode, se mișcă în apă folosind următorul mecanism. Printr-o pâlnie specială situată în fața corpului, precum și printr-o fantă laterală, sepia preia apă în cavitatea branhială. Apoi o aruncă cu putere prin pâlnie. Sepia direcționează tubul pâlniei înapoi sau în lateral. În acest caz, mișcarea poate fi efectuată în direcții diferite.

Metoda pe care o folosește salpa

Curiosă este și metoda folosită de salpa. Acesta este numele unui animal marin care are un corp transparent. Salpa, când se mișcă, atrage apă, folosind deschiderea anterioară pentru aceasta. Apa se află într-o cavitate largă, iar branhiile sunt situate în diagonală în interiorul acesteia. Gaura se închide când salpa ia o înghițitură mare de apă. Mușchii săi transversali și longitudinali se contractă, întregul corp al animalului se contractă. Prin orificiul din spate, apa este împinsă afară. Animalul se deplasează înainte datorită reacției jetului care se scurge.

Calamar - „torpile vii”

Poate cel mai interesant este motorul cu reacție pe care îl are calmarul. Acest animal este considerat cel mai mult reprezentant major nevertebrate care trăiesc la adâncimi mari ale oceanului. În navigația cu jet, calmarii au atins adevărata perfecțiune. Chiar și corpul acestor animale seamănă cu o rachetă cu formele sale exterioare. Sau mai degrabă, această rachetă copiază calmarul, deoarece el este cel care deține superioritatea de necontestat în această chestiune. Dacă trebuie să vă mișcați încet, animalul folosește o înotătoare mare în formă de diamant, care se îndoaie din când în când. Dacă aveți nevoie de o aruncare rapidă, un motor cu reacție vine în ajutor.

Pe toate părțile, corpul moluștei este înconjurat de o manta - țesut muscular. Aproape jumătate din volumul total al corpului animalului cade pe volumul cavității acestuia. Calamarul folosește cavitatea mantalei pentru a se propulsa aspirând apă în ea. Apoi ejectează brusc jetul de apă acumulat printr-o duză îngustă. Drept urmare, el se mișcă smucind înapoi cu viteză mare. În același timp, calmarul își pliază toate cele 10 tentacule într-un nod deasupra capului, pentru a dobândi o formă simplă. Duza are o supapă specială, iar mușchii animalului o pot întoarce. Astfel, direcția de mișcare se schimbă.

Viteză impresionantă de mișcare a calmarului

Trebuie sa spun ca motorul de calmar este foarte economic. Viteza pe care o poate dezvolta poate ajunge la 60-70 km/h. Unii cercetători cred chiar că poate ajunge până la 150 km/h. După cum puteți vedea, calmarul este numit „torpilă vie” dintr-un motiv. Se poate întoarce la partea dreapta, aplecându-se în jos, în sus, la stânga sau la dreapta tentacule pliate într-un mănunchi.

Cum calamarul controlează mișcarea

Deoarece volanul este foarte mare în comparație cu dimensiunea animalului în sine, pentru ca calmarul să evite cu ușurință o coliziune cu un obstacol, chiar și deplasându-se cu viteza maxima este suficientă doar o mișcare ușoară a volanului. Dacă îl întoarceți brusc, animalul se va grăbi imediat reversul. Calamarul se îndoaie înapoi capătul pâlniei și, ca urmare, poate aluneca cu capul înainte. Dacă o arcuiește spre dreapta, va fi aruncat în stânga de o tracțiune de jet. Cu toate acestea, atunci când este necesar să înoți rapid, pâlnia este întotdeauna situată direct între tentacule. Animalul, în acest caz, se repezi cu coada înainte, ca alergarea unui raci care merge rapid, dacă ar avea agilitatea unui cal.

În cazul în care nu este nevoie să se grăbească, sepia și calmarul înoată, în timp ce își unduiesc aripioarele. Valurile miniaturale trec prin ele din față în spate. Calamarii si sepia aluneca gratios. Ei doar ocazional se pun cu un jet de apă care este aruncat de sub manta. Socurile separate pe care le primește moluștea în timpul erupției jeturilor de apă sunt clar vizibile în astfel de momente.

calamar zburător

Unele cefalopode pot accelera cu până la 55 km/h. Se pare că nimeni nu a făcut măsurători directe, dar putem da o astfel de cifră în funcție de intervalul și viteza de zbor a calmarilor zburători. Se pare că există câteva. Calamarul Stenoteuthis este cel mai bun pilot dintre toate moluștele. Marinarii englezi îl numesc calamar zburător (flying squid). Acest animal, a cărui fotografie este prezentată mai sus, are mărime mică, cam de mărimea unui hering. Alungă peștii atât de repede încât adesea sare din apă, țâșnind peste suprafața lui ca o săgeată. El folosește acest truc și atunci când este în pericol de prădători - macrou și ton. După ce a dezvoltat propulsia maximă a jetului în apă, calmarul începe în aer și apoi zboară la mai mult de 50 de metri deasupra valurilor. Când zboară, este atât de sus încât calamarii zburători cad adesea pe punțile navelor. O înălțime de 4-5 metri pentru ei nu este deloc un record. Uneori, calmarii zburători zboară și mai sus.

Dr. Rhys, un cercetător britanic de crustacee, în a lui articol științific a descris un reprezentant al acestor animale, a căror lungime a corpului era de doar 16 cm. Cu toate acestea, în același timp, a putut zbura o distanță destul de mare prin aer, după care a aterizat pe podul iahtului. Și înălțimea acestui pod era de aproape 7 metri!

Sunt momente în care o mulțime de calmari zburători cad pe navă deodată. Trebius Niger, un scriitor antic, a povestit odată o poveste tristă despre o navă care părea să nu suporte greutatea acestor animale marine și s-a scufundat. Interesant este că calmarii sunt capabili să decoleze chiar și fără accelerare.

caracatițe zburătoare

Caracatițele au și capacitatea de a zbura. Jean Verany, un naturalist francez, a văzut cum unul dintre ei a accelerat în acvariul său și apoi a sărit brusc din apă. Animalul a descris un arc în aer de aproximativ 5 metri, apoi a căzut în acvariu. Caracatița, câștigând viteza necesară săriturii, s-a deplasat nu numai datorită jet thrust. A vâslit și cu tentaculele. Caracatițele sunt largi, așa că înoată mai rău decât calmarii, dar în momentele critice, aceste animale sunt capabile să ofere șanse celor mai buni sprinteri. Lucrătorii din California Aquarium au vrut să facă o fotografie cu o caracatiță atacând un crab. Cu toate acestea, caracatița, repezindu-se spre prada sa, a dezvoltat o astfel de viteză încât chiar și atunci când folosea modul special, fotografiile s-au dovedit a fi neclare. Asta înseamnă că aruncarea a durat doar câteva fracțiuni de secundă!

Cu toate acestea, caracatițele înoată de obicei destul de încet. Omul de știință Joseph Signl, care a studiat migrația caracatițelor, a descoperit că caracatița, a cărei dimensiune este de 0,5 m, înoată cu o viteză medie de aproximativ 15 km/h. Fiecare jet de apă pe care îl aruncă din pâlnie îl deplasează înainte (mai precis, înapoi, întrucât înoată înapoi) cu aproximativ 2-2,5 m.

„Castraveți stropiți”

Propulsia cu reacție în natură și tehnologie poate fi luată în considerare folosind exemple din lumea plantelor pentru a o ilustra. Unul dintre cele mai faimoase este fructele coapte ale așa-numitelor Ei sar din tulpină la cea mai mică atingere. Apoi, din orificiul format ca urmare a acesteia, se aruncă cu mare forță un lichid special lipicios, în care se află semințele. Castravetele însuși zboară în direcția opusă la o distanță de până la 12 m.

Legea conservării impulsului

Asigurați-vă că spuneți despre asta, luând în considerare propulsia cu reacție în natură și tehnologie. Cunoașterea ne permite să ne schimbăm, în special, propria noastră viteză de mișcare, dacă ne aflăm spatiu deschis. De exemplu, stai într-o barcă și ai niște pietre cu tine. Dacă le arunci într-o anumită direcție, barca se va mișca în direcția opusă. Această lege operează și în spațiul cosmic. Cu toate acestea, în acest scop folosesc

Ce alte exemple de propulsie cu reacție în natură și tehnologie pot fi observate? Foarte bine legea conservării impulsului este ilustrată de exemplul unui pistol.

După cum știți, o lovitură din ea este întotdeauna însoțită de recul. Să presupunem că greutatea glonțului ar fi egală cu greutatea pistolului. În acest caz, ar zbura separat cu aceeași viteză. Recul are loc deoarece se creează o forță reactivă, deoarece există o masă aruncată. Datorită acestei forțe, mișcarea este asigurată atât în ​​spațiu fără aer, cât și în aer. Cu cât viteza și masa gazelor care se revarsă sunt mai mari, cu atât forța de recul resimțită de umărul nostru este mai mare. În consecință, forța reactivă este mai mare, cu atât reacția pistolului este mai puternică.

Vise de a zbura în spațiu

Propulsiunea cu reacție în natură și tehnologie a fost o sursă de idei noi pentru oamenii de știință de mulți ani. Timp de multe secole, omenirea a visat să zboare în spațiu. Trebuie să presupunem că utilizarea propulsiei cu reacție în natură și tehnologie nu s-a epuizat în niciun caz.

Și totul a început cu un vis. Scriitori de science fiction cu câteva secole în urmă ne-au oferit diverse mijloace cum să atingeți acest obiectiv dorit. În secolul al XVII-lea, Cyrano de Bergerac, un scriitor francez, a creat o poveste despre un zbor către Lună. Eroul său a ajuns la satelitul Pământului folosind un vagon de fier. Peste acest design, el a aruncat constant un magnet puternic. Căruța, atrasă de el, se ridica din ce în ce mai sus deasupra Pământului. În cele din urmă, a ajuns pe lună. Un alt personaj celebru, baronul Munchausen, a urcat pe lună pe o tulpină de fasole.

Desigur, la acea vreme se știa puțin despre modul în care utilizarea propulsiei cu reacție în natură și tehnologie poate face viața mai ușoară. Dar zborul fanteziei, desigur, a deschis noi orizonturi.

În drum spre o descoperire extraordinară

În China, la sfârșitul mileniului I d.Hr. e. a inventat propulsia cu reacție care a propulsat rachete. Acestea din urmă erau pur și simplu tuburi de bambus umplute cu praf de pușcă. Aceste rachete au fost lansate pentru distracție. Motorul cu reacție a fost folosit într-unul dintre primele modele de mașini. Această idee i-a aparținut lui Newton.

N.I. s-a gândit și la modul în care propulsia cu reacție apare în natură și tehnologie. Kibalcici. Acesta este un revoluționar rus, autorul primului proiect al unui avion cu reacție, care este conceput pentru ca o persoană să zboare pe el. Revoluționarul, din păcate, a fost executat la 3 aprilie 1881. Kibalcici a fost acuzat că a participat la tentativa de asasinare a lui Alexandru al II-lea. Deja în închisoare, în așteptarea executării unei pedepse cu moartea, a continuat să studieze așa ceva fenomen interesant, ca o mișcare reactivă în natură și în tehnologie, care are loc atunci când o parte a unui obiect este separată. În urma acestor studii și-a dezvoltat proiectul. Kibalchich a scris că această idee l-a susținut în poziția sa. Este gata să-și înfrunte moartea cu calm, știind că o descoperire atât de importantă nu va muri odată cu el.

Implementarea ideii de zbor spațial

Manifestarea propulsiei cu reacție în natură și tehnologie a continuat să fie studiată de K. E. Tsiolkovsky (fotografia sa este prezentată mai sus). La începutul secolului al XX-lea, acest mare om de știință rus a propus ideea de a folosi rachete pentru zborurile în spațiu. Articolul său pe acest subiect a apărut în 1903. A prezentat o ecuație matematică care a devenit cea mai importantă pentru astronautică. Este cunoscută în vremea noastră ca „formula Țiolkovski”. Această ecuație descrie mișcarea unui corp cu o masă variabilă. În scrierile sale ulterioare, el a prezentat o diagramă a unui motor de rachetă alimentat de combustibil lichid. Tsiolkovsky, studiind utilizarea propulsiei cu reacție în natură și tehnologie, a dezvoltat un design de rachetă în mai multe etape. De asemenea, deține ideea posibilității de a crea orașe spațiale întregi pe orbită apropiată de Pământ. Acestea sunt descoperirile la care savantul a ajuns în timp ce studia propulsia cu reacție în natură și tehnologie. Rachetele, așa cum a arătat Tsiolkovsky, sunt singurele vehicule care pot depăși racheta, el a definit ca un mecanism care are un motor cu reacție care utilizează combustibilul și oxidantul situat pe el. Acest aparat transformă energia chimică a combustibilului, care devine energia cinetică a jetului de gaz. Racheta însăși începe să se miște în direcția opusă.

În cele din urmă, oamenii de știință, după ce au studiat mișcarea reactivă a corpurilor în natură și tehnologie, au trecut la practică. A fost o sarcină pe scară largă de a realiza visul de lungă durată al omenirii. Și un grup de oameni de știință sovietici, condus de academicianul S.P. Korolev, s-a descurcat cu asta. Ea a implementat ideea lui Tsiolkovsky. Primul satelit artificial planeta noastră a fost lansată în URSS pe 4 octombrie 1957. Desigur, în acest caz a fost folosită o rachetă.

Yu. A. Gagarin (foto sus) a fost omul care a avut onoarea de a fi primul care a zburat în spațiul cosmic. Acest eveniment important pentru lume a avut loc la 12 aprilie 1961. Gagarin de pe nava satelit „Vostok” a înconjurat întregul Pământ. URSS a fost primul stat ale cărui rachete au ajuns pe Lună, au zburat în jurul ei și au fotografiat partea invizibilă de pe Pământ. În plus, rușii au fost cei care au vizitat pentru prima dată Venus. Au adus instrumente științifice la suprafața acestei planete. Astronautul american Neil Armstrong este prima persoană care a pășit pe suprafața Lunii. A aterizat pe el pe 20 iulie 1969. În 1986, Vega-1 și Vega-2 (navele aparținând URSS) au studiat la mică distanță Cometa Halley, care se apropie de Soare doar o dată la 76 de ani. Explorările spațiale continuă...

După cum puteți vedea, fizica este o știință foarte importantă și utilă. Propulsia cu reacție în natură și tehnologie este doar una dintre cele intrebari interesante care sunt considerate în ea. Și realizările acestei științe sunt foarte, foarte semnificative.

Cum este folosită astăzi propulsia cu reacție în natură și tehnologie

În fizică, descoperiri deosebit de importante au fost făcute în ultimele câteva secole. În timp ce natura rămâne practic neschimbată, tehnologia se dezvoltă într-un ritm rapid. În zilele noastre, principiul propulsiei cu reacție este utilizat pe scară largă nu numai de diverse animale și plante, ci și în astronautică și aviație. În spațiul cosmic nu există niciun mediu pe care corpul să-l poată utiliza pentru a interacționa pentru a schimba modulul și direcția vitezei sale. De aceea, doar rachetele pot fi folosite pentru a zbura în vid.

Astăzi, propulsia cu reacție este utilizată activ în viața de zi cu zi, în natură și în tehnologie. Nu mai este un mister ca pe vremuri. Cu toate acestea, omenirea nu ar trebui să se oprească aici. Se așteaptă noi orizonturi. Aș vrea să cred că propulsia cu reacție în natură și tehnologie, descrisă pe scurt în articol, va inspira pe cineva la noi descoperiri.

Sepia (Sepia) aparține clasei cefalopodelor. Aproximativ 30 aparțin acestui grup. specii moderne. Sepiele sunt cele mai mici dintre toate cefalopodele. La majoritatea speciilor, lungimea corpului ajunge la 20 cm, iar în specii mici- 1,8-2 cm.Doar o specie - sepia cu bratele late - are o lungime de 150 cm impreuna cu "mâinile". Sepia trăiește în principal lângă coastă, în ape puțin adânci, în mările tropicale și subtropicale ale Oceanului Atlantic și ale Mării Mediterane.

Structura

Structura sepiei este în multe privințe similară cu structura altor cefalopode. Corpul său este reprezentat de o pungă piele-musculară (așa-numita manta) și are o formă ovală alungită, ușor turtită și nu își schimbă dimensiunea (caracatițele, de exemplu, se strâng ușor în crăpăturile înguste). La sepie, capul este fuzionat cu corp. Pe cap sunt ochi mari, cu o structură complexă și o pupila asemănătoare cu fante, iar pe partea frontală există un fel de cioc conceput pentru zdrobirea alimentelor. Ciocul este ascuns între tentacule.

Opt tentacule-brațe scurte și două tentacule lungi de prindere se extind din corpul moluștei, toate fiind punctate cu ventuze. Într-o stare de calm, „brațele” sepielor sunt îndoite și întinse înainte, dând astfel corpului un aspect aerodinamic. Tentaculele de prindere sunt ascunse în buzunare speciale sub ochi și zboară de acolo numai în timpul vânătorii. La masculi, unul dintre brațe diferă ca structură de celelalte și servește la fecundarea femelelor.

Pe părțile laterale ale corpului sepiei se află aripioare, alungite sub formă de chenar, care sunt un mijloc de facilitare a mișcării. Sepia își accelerează mișcarea în apă prin mai multe mișcări bruște. Atrage apa într-o cameră de compresie, care se comprimă pentru a elimina apa dintr-un sifon de sub cap. Scoica își schimbă direcția rotind deschiderea acestui sifon. Sepia se deosebește de alte cefalopode prin prezența unei cochilii calcaroase interne sub forma unei plăci late care îi acoperă întreg spatele și protejează organele interne. Coaja interioară a unei sepie este construită din aragonit. Această substanță formează așa-numitul „os de sepie”, care este responsabil pentru flotabilitatea moluștei. Sepia își reglează flotabilitatea prin raportul dintre gaz și lichid din interiorul acestui os, care este împărțit în camere mici.

Organele interne rămase la sepie sunt aranjate în același mod ca și la alți reprezentanți ai cefalopodelor. Acest animal are trei inimi: o inimă pentru două branhii și o inimă pentru restul corpului. Sepiele au sânge albastru-verde, datorită pigmentului hemocianin din ea, saturat cu proteine ​​care conțin cupru care sunt capabile să perioadă lungă de timp„conserva” oxigenul, împiedicând moluștea să se sufoce la adâncimi mari. De asemenea, sepiele au un sac de cerneală care produce foarte un numar mare de cerneală în comparație cu alte cefalopode. Substanța de cerneală este maro și se numește sepia. Având un astfel de agent de protecție, sepia îl folosește direct pentru protecție ca ultimă soluție.

Culoarea sepielor este foarte variabilă. În structura pielii lor există trei straturi de cromatofori (celule pigmentare colorante): la suprafață există un strat galben deschis, cel din mijloc este un strat galben-portocaliu și un strat întunecat situat sub cele două straturi anterioare. Trecerea de la o nuanță la alta este reglabilă sistem nervosși se întâmplă într-o secundă. În ceea ce privește varietatea de culori, complexitatea modelului și viteza de schimbare a acestuia, aceste animale sunt de neegalat. Unele specii de sepie pot luminesce. Schimbarea culorii și luminiscența sunt folosite de moluște pentru camuflaj.

reproducere

Sepiele trăiesc singure, foarte rar în stoluri mici, și duc un stil de viață sedentar. În timpul sezonului de reproducere, formează agregate mari și pot migra. De obicei, sepia înoată la mică distanță de fund, urmărind prada, când o văd, îngheață pentru o clipă, apoi depășește victima cu o mișcare rapidă. Când sepiele sunt în pericol, se întind pe fund, iar cu un val al aripioarelor se acoperă cu nisip. Prin natura lor, aceste animale sunt foarte precaute și timide. Sepia vânează în timpul zilei și se hrănește cu diverși pești, creveți, crabi, moluște, viermi - aproape toate organismele care se mișcă și nu depășesc dimensiunea lor. Pentru a spori eficacitatea vânătorii, molusca sufla un jet de apă din sifon în nisip și prinde mici viețuitoare spălate de jet. Sepiele înghit animalele mici întregi, cele mari sunt măcelărite cu ciocul.

Sepiele au mulți dușmani, deoarece viteza lor redusă de mișcare le face vulnerabile la peștii răpitori. Aceste moluște sunt mâncate de delfini, rechini și raze. Sepiele sunt uneori numite „cameleonii mării” pentru camuflarea lor bună de culoare. mediu inconjurator. Când vânează sau fug de prădători, se bazează mai mult pe capacitatea lor de a se deghiza decât pe cerneala lor protectoare.

Sepiele sunt animale dioice. Se reproduc o dată în viață. Masculul tratează femela cu tandrețe tremurândă, înotând în apropiere, el o mângâie cu tentacule, în timp ce amândoi ard. culori deschise. Masculul aduce sperma femelei cu un tentacul modificat, ouăle sunt fertilizate deja în timpul depunerii. Ouăle de sepie sunt de culoare neagră și arată ca ciorchinii de struguri; atunci când depun, femelele le atașează de vegetația subacvatică. La ceva timp după depunere a icrelor, adulții mor. Puieții se nasc complet formați, având un sac de cerneală și o cochilie interioară. Deja din primele momente de viață pot aplica cerneală. Sepiele cresc repede, dar nu trăiesc mult - doar 1-2 ani.

Din cele mai vechi timpuri, oamenii au vânat sepie din cauza lor carne gustoasă, care este folosit în bucătăria mediteraneană și chineză. Coaja zdrobită face parte dintr-o serie de paste de dinți. Pe vremuri, cerneala de sepie era folosită pentru scris și se dilua pentru a pregăti o vopsea specială pentru artiști - sepia. Prin urmare, oamenii datorează nenumărate capodopere de pictură și scris sepie.

Va fi ciudat pentru tine să auzi că nu sunt puține viețuitoare pentru care imaginarul „a se ridica de păr” este modalitatea obișnuită de a le muta în apă.

Figura 10. Mișcarea de înot a unei sepie.

Sepia și, în general, majoritatea cefalopodelor se mișcă în apă în acest fel: ei duc apa în cavitatea branhiale prin fanta laterală și o pâlnie specială în fața corpului, apoi aruncă cu putere un curent de apă prin pâlnia menționată. ; în același timp, ei - conform legii contracarării - primesc o împingere inversă, suficientă pentru a înota destul de repede cu partea din spate a corpului înainte. Sepia poate, totuși, să direcționeze tubul pâlniei în lateral sau înapoi și, strângând rapid apa din el, să se miște în orice direcție.

Mișcarea meduzei se bazează și pe aceeași: prin contracția mușchilor, ea împinge apa de sub corpul în formă de clopot, primind o împingere în direcția opusă. Salpii, larvele de libelule și alte animale acvatice folosesc o tehnică similară atunci când se deplasează. Și încă ne-am îndoit dacă era posibil să ne mișcăm așa!

Spre stele pe o rachetă

Ce poate fi mai tentant decât să părăsești globul și să călătorești prin vastul univers, să zbori de la Pământ la Lună, de la o planetă la alta? Câte romane fantastice s-au scris pe această temă! Cine nu ne-a dus într-o călătorie imaginară prin corpurile cerești! Voltaire în Micromegas, Jules Verne în Călătorie pe Lună și Hector Servadacus, Wells în Primii oameni de pe Lună și mulți dintre imitatorii lor au făcut cele mai interesante călătorii în corpurile cerești - desigur, în vise.

Chiar nu există nicio modalitate de a realiza acest vechi vis? Sunt cu adevărat irealizabile toate proiectele spirituale descrise cu o asemenea plauzibilitate tentantă în romane? În viitor, vom vorbi mai mult despre proiecte fantastice de călătorie interplanetară; acum să facem cunoștință cu proiectul real al unor astfel de zboruri, propus mai întâi de compatriotul nostru K. E. Tsiolkovsky.

Poți zbura pe Lună cu avionul? Bineînțeles că nu: avioanele și aeronavele se mișcă doar pentru că se sprijină de aer, se resping de acesta și nu există aer între Pământ și Lună. În spațiul mondial, în general, nu există un mediu suficient de dens pe care să se poată baza o „navă interplanetară”. Aceasta înseamnă că este necesar să se inventeze un astfel de aparat care să se poată mișca și să fie controlat fără a se baza pe nimic.

Suntem deja familiarizați cu un proiectil similar sub formă de jucărie - cu o rachetă. De ce să nu faci o rachetă uriașă, cu o cameră specială pentru oameni, provizii de hrană, rezervoare de aer și orice altceva? Imaginați-vă că oamenii dintr-o rachetă poartă cu ei o cantitate mare de substanțe combustibile și pot direcționa scurgerea gazelor explozive în orice direcție. Veți obține o adevărată navă cerească controlabilă, pe care puteți naviga în oceanul spațiului mondial, puteți zbura către Lună, către planete... Pasagerii vor putea, prin controlul exploziilor, să mărească viteza acestei aeronave interplanetare cu ajutorul gradualitatea necesară pentru ca creșterea vitezei să fie inofensivă pentru ei. Dacă ar fi vrut să coboare pe o planetă, ar putea, prin întoarcerea navei lor, să reducă treptat viteza proiectilului și astfel să slăbească căderea. În cele din urmă, pasagerii se vor putea întoarce pe Pământ în același mod.

Va fi ciudat pentru tine să auzi că nu sunt puține viețuitoare pentru care imaginarul „a se ridica de păr” este modalitatea obișnuită de a le muta în apă.

Figura 10. Mișcarea de înot a unei sepie.

Sepia și, în general, majoritatea cefalopodelor se mișcă în apă în acest fel: ei duc apa în cavitatea branhiale prin fanta laterală și o pâlnie specială în fața corpului, apoi aruncă cu putere un curent de apă prin pâlnia menționată. ; în același timp, ei - conform legii contracarării - primesc o împingere inversă, suficientă pentru a înota destul de repede cu partea din spate a corpului înainte. Sepia poate, totuși, să direcționeze tubul pâlniei în lateral sau înapoi și, strângând rapid apa din el, să se miște în orice direcție.

Mișcarea meduzei se bazează și pe aceeași: prin contracția mușchilor, ea împinge apa de sub corpul în formă de clopot, primind o împingere în direcția opusă. Salpii, larvele de libelule și alte animale acvatice folosesc o tehnică similară atunci când se deplasează. Și încă ne-am îndoit dacă era posibil să ne mișcăm așa!

Spre stele pe o rachetă

Ce poate fi mai tentant decât să părăsești globul și să călătorești prin vastul univers, să zbori de la Pământ la Lună, de la o planetă la alta? Câte romane fantastice s-au scris pe această temă! Cine nu ne-a dus într-o călătorie imaginară prin corpurile cerești! Voltaire în Micromegas, Jules Verne în Călătorie pe Lună și Hector Servadacus, Wells în Primii oameni de pe Lună și mulți dintre imitatorii lor au făcut cele mai interesante călătorii în corpurile cerești - desigur, în vise.

Chiar nu există nicio modalitate de a realiza acest vechi vis? Sunt cu adevărat irealizabile toate proiectele spirituale descrise cu o asemenea plauzibilitate tentantă în romane? În viitor, vom vorbi mai mult despre proiecte fantastice de călătorie interplanetară; acum să facem cunoștință cu proiectul real al unor astfel de zboruri, propus mai întâi de compatriotul nostru K. E. Tsiolkovsky.

Poți zbura pe Lună cu avionul? Bineînțeles că nu: avioanele și aeronavele se mișcă doar pentru că se sprijină de aer, se resping de acesta și nu există aer între Pământ și Lună. În spațiul mondial, în general, nu există un mediu suficient de dens pe care să se poată baza o „navă interplanetară”. Aceasta înseamnă că este necesar să se inventeze un astfel de aparat care să se poată mișca și să fie controlat fără a se baza pe nimic.

Suntem deja familiarizați cu un proiectil similar sub formă de jucărie - cu o rachetă. De ce să nu faci o rachetă uriașă, cu o cameră specială pentru oameni, provizii de hrană, rezervoare de aer și orice altceva? Imaginați-vă că oamenii dintr-o rachetă poartă cu ei o cantitate mare de substanțe combustibile și pot direcționa scurgerea gazelor explozive în orice direcție. Veți obține o adevărată navă cerească controlabilă, pe care puteți naviga în oceanul spațiului mondial, puteți zbura către Lună, către planete... Pasagerii vor putea, prin controlul exploziilor, să mărească viteza acestei aeronave interplanetare cu ajutorul gradualitatea necesară pentru ca creșterea vitezei să fie inofensivă pentru ei. Dacă ar fi vrut să coboare pe o planetă, ar putea, prin întoarcerea navei lor, să reducă treptat viteza proiectilului și astfel să slăbească căderea. În cele din urmă, pasagerii se vor putea întoarce pe Pământ în același mod.

Figura 11. Proiectul unui dirijabil interplanetar dispus ca o rachetă.

Să ne amintim cât de curând aviația a făcut primele sale cuceriri timide. Și acum - avioanele zboară deja sus în aer, munții, deșerturile, continentele, oceanele zboară peste. Poate că „astronomia” va avea aceeași înflorire magnifică în două sau trei decenii? Atunci o persoană va rupe lanțurile invizibile care l-au legat de planeta sa natală atât de mult timp și se va repezi în întinderea nemărginită a universului.