Ako sa pohybuje sépia? atramentové duše

Logika prírody je pre deti najdostupnejšou a najužitočnejšou logikou.

Konstantin Dmitrievič Ushinsky(3.3.1823–1.3.1871) - ruský učiteľ, zakladateľ vedeckej pedagogiky v Rusku.

BIOFYZIKA: PROPAGÁCIA PRÚD V ŽIVEJ PRÍRODE

Čitateľom zelených stránok odporúčam, aby si to prezreli fascinujúci svet biofyziky a spoznať to hlavné princípy prúdového pohonu vo voľnej prírode. Dnešný program: medúza rohovka- najväčšia medúza v Čiernom mori, hrebenatky, podnikavý larva vážky, chutné chobotnice so svojim bezkonkurenčným prúdovým motorom a nádherné ilustrácie sovietskeho biológa a maliar zvierat Kondakov Nikolaj Nikolajevič.

Podľa princípu prúdového pohonu vo voľnej prírode sa pohybuje množstvo živočíchov, napríklad medúzy, hrebenatky, larvy vážky skalnej, kalmáre, chobotnice, sépie... Poďme sa s niektorými zoznámiť bližšie ;-)

Tryskový spôsob pohybu medúzy

Medúzy sú jedným z najstarších a najpočetnejších predátorov na našej planéte! Telo medúzy je z 98 % zložené z vody a z veľkej časti je zložené z vody spojivové tkanivo – mezoglea funguje ako kostra. Základom mezogley je proteín kolagén. Želatínové a priehľadné telo medúzy má tvar zvončeka alebo dáždnika (s priemerom niekoľkých milimetrov do 2,5 m). Väčšina medúz sa pohybuje reaktívnym spôsobom vytláčanie vody z dutiny dáždnika.

Medúza Cornerota(Rhizostomae), odlúčenie koelenterátov triedy scyphoid. Medúza ( do 65 cm v priemere) nemajú okrajové chápadlá. Okraje úst sú pretiahnuté do ústnych lalokov s početnými záhybmi, ktoré spolu zrastajú a vytvárajú mnoho sekundárnych ústnych otvorov. Dotyk ústnych lalokov môže spôsobiť bolestivé popáleniny v dôsledku pôsobenia bodavých buniek. Asi 80 druhov; Žijú najmä v tropických, menej často v miernych moriach. V Rusku - 2 typy: Rhizostoma pulmo bežné v čiernej a Azovské moria, Rhopilema asamushi nájdený v Japonskom mori.

Jet escape morské lastúrniky

Morské lastúrniky, zvyčajne ticho ležiace na dne, keď sa k nim priblíži ich hlavný nepriateľ - rozkošne pomalý, ale mimoriadne zákerný predátor - hviezdica- prudko stlačte ventily ich škrupiny a silou z nej vytlačte vodu. Teda pomocou princíp prúdového pohonu vznášajú sa a pokračujúc v otváraní a zatváraní škrupiny môžu plávať na značnú vzdialenosť. Ak z nejakého dôvodu hrebenatka nemá čas uniknúť so svojimi prúdový let, hviezdica ju zovrie rukami, otvorí škrupinu a zje ...

Hrebenatka(Pecten), rod morských bezstavovcov z triedy lastúrnikov (Bivalvia). Hrebenatka je zaoblená s rovnou hranou pántu. Jeho povrch je pokrytý lúčovitými rebrami rozbiehajúcimi sa zhora. Plášťové ventily sú uzavreté jedným silným svalom. Pecten maximus, Flexopecten glaber žijú v Čiernom mori; v Japonskom mori a Okhotskom mori - Mizuhopecten yessoensis ( do 17 cm v priemere).

Rocker vážka prúdové čerpadlo

temperament larvy vážok, alebo popolavý(Aeshna sp.) nie menej dravé ako jeho okrídlení príbuzní. Dva a niekedy aj štyri roky žije v podmorskom kráľovstve, plazí sa po skalnatom dne, sleduje malých vodných obyvateľov a s radosťou zaraďuje do jedálnička pomerne veľké pulce a poter. Vo chvíľach nebezpečenstva sa larva vážky-rocker vzlietne a trhne dopredu, poháňaná prácou úžasného prúdové čerpadlo. Larva naberie vodu do zadného čreva a potom ju prudko vyhodí a vyskočí dopredu, poháňaná silou spätného rázu. Teda pomocou princíp prúdového pohonu, larva vážky rockerskej sa skrýva pred hrozbou a prenasleduje ju sebavedomými trhnutiami a trhnutiami.

Reaktívne impulzy nervovej "diaľnice" chobotníc

Vo všetkých vyššie uvedených prípadoch (princípy prúdového pohonu medúzy, hrebenatky, larvy vážky skalnej) sú strkanice a trhnutia od seba oddelené značnými časovými intervalmi, preto sa nedosahuje vysoká rýchlosť pohybu. Na zvýšenie rýchlosti pohybu, inými slovami, počet reaktívnych impulzov za jednotku času, potrebné zvýšené nervové vedenie ktoré vzrušujú svalovú kontrakciu, slúžiace živému prúdovému motoru. Takáto veľká vodivosť je možná pri veľkom priemere nervu.

To je známe chobotnice majú najväčšie nervové vlákna v živočíšnej ríši. V priemere dosahujú 1 mm v priemere - 50-krát väčší ako väčšina cicavcov - a vedú excitáciu rýchlosťou 25 m/s. A trojmetrová chobotnica dosidicus(žije pri pobreží Čile) hrúbka nervov je fantasticky veľká - 18 mm. Nervy hrubé ako povrazy! Signály mozgu - pôvodcovia kontrakcií - sa rútia po nervovej "diaľnici" chobotnice rýchlosťou auta - 90 km/h.

Vďaka chobotnici výskum životnej činnosti nervov od začiatku 20. storočia rýchlo pokročil. "A kto vie, píše britský prírodovedec Frank Lane, možno teraz existujú ľudia, ktorí vďačia chobotnici za to, že ich nervový systém je v normálnom stave...“

Rýchlosť a manévrovateľnosť chobotnice je tiež vysvetlená vynikajúcou hydrodynamické formy zvieracie telo, prečo chobotnica a prezývaná "živé torpédo".

chobotnice(Teuthoidea), podrad hlavonožce tím desaťnohých. Veľkosť je zvyčajne 0,25-0,5 m, ale niektoré druhy sú najväčšie bezstavovce(chobotnice rodu Architeuthis dosah 18 m vrátane dĺžky chápadiel).
Telo chobotníc je predĺžené, vzadu špicaté, v tvare torpéda, čo určuje vysokú rýchlosť ich pohybu ako vo vode ( do 70 km/h), a vo vzduchu (chobotnice môžu vyskočiť z vody do výšky do 7 m).

Squid tryskový motor

Prúdový pohon, teraz používaný v torpédach, lietadlách, raketách a vesmírnych projektiloch, je tiež charakteristický hlavonožce - chobotnice, sépie, chobotnice. Najväčší záujem technikov a biofyzikov je prúdový motor chobotnice. Venujte pozornosť tomu, ako jednoducho, s akou minimálnou spotrebou materiálu príroda vyriešila túto zložitú a dodnes neprekonanú úlohu ;-)

V podstate má chobotnica dva zásadne odlišné motory ( ryža. 1a). Pri pomalom pohybe používa veľkú plutvu v tvare diamantu, ktorá sa pravidelne ohýba vo forme postupujúcej vlny pozdĺž tela. Chobotnica používa prúdový motor, aby sa rýchlo vrhla.. Základom tohto motora je plášť - sval. Obklopuje telo mäkkýšov zo všetkých strán, tvorí takmer polovicu objemu jeho tela a tvorí akýsi rezervoár - plášťová dutina – „spaľovacia komora“ živej rakety do ktorých sa periodicky nasáva voda. Plášťová dutina obsahuje žiabre a vnútorné orgány chobotnica ( ryža. 1b).

S tryskovým spôsobom plávaniaživočích nasáva vodu cez dokorán otvorenú puklinu plášťa do plášťovej dutiny z hraničnej vrstvy. Medzera plášťa je pevne „upevnená“ špeciálnymi „gombíkovými manžetovými gombíkmi“ po naplnení „spaľovacej komory“ motora pod napätím vonkajším motorom. Medzera plášťa sa nachádza blízko stredu tela chobotnice, kde má najväčšiu hrúbku. Sila, ktorá spôsobuje pohyb zvieraťa, vzniká vyvrhnutím prúdu vody cez úzky lievik, ktorý sa nachádza na brušnej ploche chobotnice. Tento lievik alebo sifón, - „tryska“ živého prúdového motora.

"Dýza" motora je vybavená špeciálnym ventilom a svaly to dokážu otočiť. Zmenou montážneho uhla lievika-dýzy ( ryža. 1c), chobotnica pláva rovnako dobre, dopredu aj dozadu (ak pláva dozadu, lievik sa tiahne pozdĺž tela a ventil je pritlačený k jeho stene a neprekáža vodnému prúdu vytekajúcemu z dutiny plášťa; keď chobotnica sa musí posunúť dopredu, voľný koniec lievika sa trochu predĺži a ohne vo vertikálnej rovine, jeho výstup sa prehne a ventil zaujme ohnú polohu). Nárazy trysiek a nasávanie vody do plášťovej dutiny nasledujú jeden po druhom s nepostrehnuteľnou rýchlosťou a chobotnice sa rútia cez modrú oceánu ako raketa.

Chobotnica a jej prúdový motor - obrázok 1

1a) chobotnice - živé torpédo; 1b) prúdový motor; 1c) poloha dýzy a jej ventilu, keď sa chobotnica pohybuje tam a späť.

Zviera trávi zlomky sekundy prijímaním vody a jej vypudzovaním. Nasávaním vody do plášťovej dutiny v zadnej časti tela počas obdobia pomalého zotrvačného pohybu chobotnica odsaje hraničnú vrstvu, čím zabráni oddeľovaniu prúdenia pri nestálom prúdení okolo. Zvyšovaním porcií vyvrhnutej vody a zvyšovaním kontrakcie plášťa chobotnica ľahko zvyšuje rýchlosť pohybu.

Kalmarový prúdový motor je veľmi ekonomický, aby mohol dosiahnuť rýchlosť 70 km/h; niektorí výskumníci sa domnievajú, že dokonca 150 km/h!

Inžinieri už vytvorili motor podobný prúdovému motoru chobotnice: Toto vodné delo prevádzka s klasickým benzínom resp naftový motor. Prečo? prúdový motor chobotnice stále priťahuje pozornosť inžinierov a je predmetom starostlivého výskumu biofyzikov? Na prácu pod vodou je vhodné mať zariadenie, ktoré funguje bez prístupu atmosférický vzduch. Kreatívne hľadanie inžinierov je zamerané na vytvorenie dizajnu hydroprúdový motor, podobný vzduchový prúd…

Na základe skvelých kníh:
"Biofyzika na hodinách fyziky" Cecília Bunimovna Katz,
A "Primáty mora" Igor Ivanovič Akimushkina

Kondakov Nikolaj Nikolajevič (1908–1999) – Sovietsky biológ, maliar zvierat, kandidát biologických vied. Jeho hlavným prínosom pre biologickú vedu boli jeho kresby rôznych predstaviteľov fauny. Tieto ilustrácie boli zaradené do mnohých publikácií, ako napr Veľký Sovietska encyklopédia, Červená kniha ZSSR, v atlasoch zvierat a učebných pomôckach.

Akimushkin Igor Ivanovič (01.05.1929–01.01.1993) – Sovietsky biológ, spisovateľ - popularizátor biológie, autor populárno-náučných kníh o živote zvierat. Laureát ceny All-Union Society "Knowledge". Člen Zväzu spisovateľov ZSSR. Najznámejšia publikácia Igora Akimushkina je šesťzväzková kniha "svet zvierat".

Materiály tohto článku budú užitočné nielen na použitie na hodinách fyziky A biológia ale aj v mimoškolských aktivitách.
Biofyzikálny materiál je mimoriadne prínosná pre mobilizáciu pozornosti študentov, pre premenu abstraktných formulácií na niečo konkrétne a blízke, zasahujúce nielen do intelektuálnej, ale aj emocionálnej sféry.

Literatúra:
§ Katz Ts.B. Biofyzika na hodinách fyziky

§ § Akimushkin I.I. Morské primáty
Moskva: vydavateľstvo "Myšlienka", 1974
§ Tarasov L.V. Fyzika v prírode
Moskva: Osvietenské vydavateľstvo, 1988

Tryskový pohon v prírode a technike je veľmi častým javom. V prírode sa vyskytuje, keď sa jedna časť tela oddeľuje určitou rýchlosťou od inej časti. V tomto prípade sa reaktívna sila javí bez interakcie daného organizmu s vonkajšími telesami.

Aby ste pochopili, čo je v stávke, je najlepšie obrátiť sa na príklady. v prírode a technike sú početné. Najprv si povieme, ako ho využívajú zvieratá, a potom ako sa uplatňuje v technike.

Medúzy, larvy vážok, planktón a mäkkýše

Mnohí, ktorí plávali v mori, stretli medúzy. Aspoň v Čiernom mori je ich dosť. Nie každý si však myslel, že medúzy sa pohybujú len pomocou prúdového pohonu. Larvy vážok, ako aj niektorí predstavitelia morského planktónu, sa uchyľujú k rovnakej metóde. Účinnosť bezstavovcových morských živočíchov, ktoré ju využívajú, je často oveľa vyššia ako účinnosť technických vynálezov.

Mnoho mäkkýšov sa pohybuje spôsobom, ktorý nás zaujíma. Príklady zahŕňajú sépie, chobotnice, chobotnice. Najmä lastúrnik morský sa dokáže pohybovať dopredu pomocou prúdu vody, ktorý je vyvrhnutý z panciera, keď sú jeho ventily prudko stlačené.

A to je len niekoľko príkladov zo života zvieracieho sveta, ktoré možno citovať, prezrádzajúce tému: „Tryskový pohon v každodennom živote, prírode a technike.“

Ako sa pohybujú sépie

Veľmi zaujímavá je v tomto smere aj sépia. Ako mnoho hlavonožcov sa vo vode pohybuje pomocou nasledujúceho mechanizmu. Prostredníctvom špeciálneho lievika umiestneného pred telom, ako aj cez bočnú štrbinu, sépia naberá vodu do svojej žiabrovej dutiny. Potom ho energicky vyhodí cez lievik. Sépia smeruje trubicu lievika dozadu alebo do strán. V tomto prípade sa pohyb môže vykonávať v rôznych smeroch.

Metóda, ktorú používa salpa

Kuriózna je aj metóda, ktorú používa salpa. Toto je názov morského živočícha, ktorý má priehľadné telo. Salpa pri pohybe nasáva vodu, pričom na to využíva predný otvor. Voda je v širokej dutine a v nej sú diagonálne umiestnené žiabre. Otvor sa zatvorí, keď si salpa dá veľký dúšok vody. Jeho priečne a pozdĺžne svaly sa stiahnu, celé telo zvieraťa sa stiahne. Cez zadný otvor sa vytláča voda. Zviera sa pohybuje dopredu v dôsledku reakcie vytekajúceho prúdu.

Squid - "živé torpéda"

Azda najzaujímavejší je prúdový motor, ktorým chobotnica disponuje. Toto zviera je považované za najviac hlavný predstaviteľ bezstavovce žijúce vo veľkých hĺbkach oceánov. V prúdovej navigácii dosiahli chobotnice skutočnú dokonalosť. Dokonca aj telo týchto zvierat svojimi vonkajšími formami pripomína raketu. Alebo skôr, táto raketa kopíruje chobotnicu, pretože je to on, kto má v tejto veci nespornú prevahu. Ak sa potrebujete pohybovať pomaly, zviera na to používa veľkú plutvu v tvare diamantu, ktorá sa z času na čas ohýba. Ak potrebujete rýchly hod, na pomoc prichádza prúdový motor.

Na všetkých stranách je telo mäkkýšov obklopené plášťom - svalovým tkanivom. Takmer polovica celkového objemu tela zvieraťa pripadá na objem jeho dutiny. Chobotnica používa plášťovú dutinu na svoj pohon tak, že do nej nasáva vodu. Potom náhle vypustí nahromadený prúd vody cez úzku trysku. V dôsledku toho sa pohybuje prudko dozadu vysokou rýchlosťou. Chobotnica zároveň zloží všetkých svojich 10 chápadiel do uzla nad hlavou, aby získala aerodynamický tvar. Tryska má špeciálny ventil a svaly zvieraťa ju môžu otáčať. Tým sa mení smer pohybu.

Pôsobivá rýchlosť pohybu chobotnice

Musím povedať, že chobotnicový motor je veľmi ekonomický. Rýchlosť, ktorú je schopný vyvinúť, môže dosiahnuť 60-70 km / h. Niektorí vedci sa dokonca domnievajú, že môže dosiahnuť rýchlosť až 150 km/h. Ako vidíte, chobotnica sa z nejakého dôvodu nazýva „živé torpédo“. Môže sa obrátiť pravú stranu, ohýbanie dole, hore, ľavé alebo pravé tykadlá zložené do zväzku.

Ako chobotnica ovláda pohyb

Keďže volant je v porovnaní s veľkosťou samotného zvieraťa veľmi veľký, aby sa chobotnica ľahko vyhla zrážke s prekážkou, a to aj pri pohybe maximálna rýchlosť stačí len mierny pohyb volantom. Ak ho prudko otočíte, zviera sa okamžite ponáhľa opačná strana. Kalmáre ohýbajú koniec lievika a v dôsledku toho sa môžu posúvať hlavou dopredu. Ak ho vyklenie doprava, bude vymrštený prúdom doľava. Keď je však potrebné plávať rýchlo, lievik sa vždy nachádza priamo medzi chápadlami. Zviera sa v tomto prípade ponáhľa s chvostom dopredu, ako beh rýchlo kráčajúcej langusty, keby malo obratnosť koňa.

V prípade, že sa netreba ponáhľať, plávajú sépie a chobotnice a vlnia si plutvy. Spredu dozadu cez ne prechádzajú miniatúrne vlny. Kalmáre a sépie sa ladne kĺžu. Len príležitostne sa poháňajú prúdom vody, ktorý je vyvrhnutý spod ich plášťa. V takýchto chvíľach sú zreteľne viditeľné samostatné otrasy, ktoré mäkkýš dostáva počas erupcie vodných prúdov.

lietajúca chobotnica

Niektoré hlavonožce dokážu zrýchliť až na 55 km/h. Zdá sa, že nikto neurobil priame merania, ale takýto údaj môžeme poskytnúť na základe doletu a rýchlosti letu lietajúcich kalamárov. Ukazuje sa, že existujú. Chobotnica Stenoteuthis je najlepším pilotom zo všetkých mäkkýšov. Anglickí námorníci to nazývajú lietajúce chobotnice (lietajúce chobotnice). Toto zviera, ktorého fotografia je uvedená vyššie, má malá veľkosť, o veľkosti sleďa. Prenasleduje ryby tak rýchlo, že často vyskakuje z vody a vrhá sa po jej hladine ako šíp. Tento trik používa aj vtedy, keď mu hrozia predátori – makrela a tuniak. Po vyvinutí maximálneho prúdového ťahu vo vode chobotnica vyletí do vzduchu a potom letí viac ako 50 metrov nad vlnami. Pri lete je taká vysoká, že lietajúce chobotnice často padajú na paluby lodí. Výška 4-5 metrov pre nich nie je v žiadnom prípade rekordná. Niekedy lietajúce chobotnice vyletia ešte vyššie.

Dr Rhys, britský výskumník mäkkýšov, vo svojom vedecký článok opísal zástupca týchto zvierat, ktorých dĺžka tela bola iba 16 cm, no zároveň dokázal preletieť slušnú vzdialenosť vzduchom, potom pristál na moste jachty. A výška tohto mosta bola takmer 7 metrov!

Sú chvíle, keď na loď naraz spadne veľa lietajúcich chobotníc. Trebius Niger, staroveký spisovateľ, raz vyrozprával smutný príbeh o lodi, ktorá akoby neuniesla váhu týchto morských živočíchov a potopila sa. Zaujímavé je, že chobotnice sú schopné vzlietnuť aj bez zrýchlenia.

lietajúce chobotnice

Chobotnice majú tiež schopnosť lietať. Jean Verany, francúzsky prírodovedec, sledoval, ako jeden z nich zrýchlil v jeho akváriu a potom náhle vyskočil z vody. Zviera opísalo oblúk vo vzduchu asi 5 metrov a potom spadlo do akvária. Chobotnica, naberajúca rýchlosť potrebnú na skok, sa pohybovala nielen vďaka prúdový ťah. Vesloval aj chápadlami. Chobotnice sú vrecovité, takže plávajú horšie ako chobotnice, ale v kritických momentoch sú tieto zvieratá schopné dať šancu najlepším šprintérom. Pracovníci Kalifornského akvária chceli odfotiť chobotnicu útočiacu na kraba. Chobotnica, ktorá sa rútila na svoju korisť, však vyvinula takú rýchlosť, že aj pri použití špeciálneho režimu sa fotografie ukázali ako rozmazané. To znamená, že hod trval zlomok sekundy!

Chobotnice však zvyčajne plávajú dosť pomaly. Vedec Joseph Signl, ktorý študoval migráciu chobotníc, zistil, že chobotnica, ktorej veľkosť je 0,5 m, pláva priemernou rýchlosťou asi 15 km/h. Každý prúd vody, ktorý vyhodí z lievika, ho posunie dopredu (presnejšie dozadu, keďže pláva dozadu) asi o 2-2,5 m.

"striekajúca uhorka"

Tryskový pohon v prírode a technológiách možno zvážiť pomocou príkladov zo sveta rastlín na ilustráciu. Jedným z najznámejších sú dozreté plody takzvaných Pri najmenšom dotyku sa odrazia od stonky. Potom sa z otvoru vytvoreného v dôsledku toho veľkou silou vytlačí špeciálna lepkavá kvapalina, v ktorej sa nachádzajú semená. Samotná uhorka letí opačným smerom na vzdialenosť až 12 m.

Zákon zachovania hybnosti

Určite o tom povedzte, berúc do úvahy prúdový pohon v prírode a technológii. Poznatky nám umožňujú meniť najmä vlastnú rýchlosť pohybu, ak sme in otvorený priestor. Napríklad sedíte v člne a máte pri sebe nejaké kamene. Ak ich hodíte určitým smerom, loď sa pohne opačným smerom. Tento zákon platí aj vo vesmíre. Na tento účel však používajú

Aké ďalšie príklady prúdového pohonu v prírode a technológii možno zaznamenať? Veľmi dobre je zákon zachovania hybnosti ilustrovaný na príklade pištole.

Ako viete, výstrel z neho je vždy sprevádzaný spätným rázom. Povedzme, že hmotnosť guľky by sa rovnala hmotnosti pištole. V tomto prípade by sa rozleteli rovnakou rýchlosťou. K spätnému rázu dochádza, pretože vzniká reaktívna sila, pretože existuje odhodená hmota. Vďaka tejto sile je zabezpečený pohyb ako v bezvzduchovom priestore, tak aj vo vzduchu. Čím väčšia je rýchlosť a hmotnosť vytekajúcich plynov, tým väčšia je sila spätného rázu, ktorú cíti naše rameno. V súlade s tým je reaktívna sila vyššia, čím silnejšia je reakcia pištole.

Sny o lietaní do vesmíru

Prúdový pohon v prírode a technike je pre vedcov už dlhé roky zdrojom nových nápadov. Po mnoho storočí ľudstvo snívalo o lietaní do vesmíru. Treba predpokladať, že využitie prúdového pohonu v prírode a technike sa ani zďaleka nevyčerpalo.

A všetko to začalo snom. Spisovatelia sci-fi nám pred niekoľkými storočiami ponúkli rôznymi prostriedkami ako dosiahnuť tento želaný cieľ. Cyrano de Bergerac, francúzsky spisovateľ, vytvoril v 17. storočí príbeh o lete na Mesiac. Jeho hrdina sa dostal k satelitu Zeme pomocou železného vagóna. Nad týmto dizajnom neustále hádzal silný magnet. Vagón, priťahovaný k nemu, stúpal vyššie a vyššie nad Zem. Nakoniec sa dostala na Mesiac. Ďalšia slávna postava, barón Munchausen, vyliezol na Mesiac na stonke fazule.

Samozrejme, v tom čase sa málo vedelo o tom, ako môže využitie prúdového pohonu v prírode a technike uľahčiť život. Ale let fantázie, samozrejme, otvoril nové obzory.

Na ceste k výnimočnému objavu

V Číne na konci 1. tisícročia po Kr. e. vynašiel prúdový pohon, ktorý poháňal rakety. Tie posledné boli jednoducho bambusové trubice naplnené strelným prachom. Tieto rakety boli vypustené pre zábavu. Prúdový motor bol použitý v jednej z prvých konštrukcií automobilov. Táto myšlienka patrila Newtonovi.

N.I. sa zamyslel aj nad tým, ako v prírode a technike vzniká prúdový pohon. Kibalchich. Ide o ruského revolucionára, autora prvého projektu prúdového lietadla, ktoré je určené na to, aby na ňom človek lietal. Revolucionára, žiaľ, 3. apríla 1881 popravili. Kibalčiča obvinili z účasti na pokuse o atentát na Alexandra II. Už vo väzení, keď čakal na výkon rozsudku smrti, pokračoval v štúdiu takýchto zaujímavý fenomén, ako reaktívny pohyb v prírode a v technológii, ku ktorému dochádza pri oddelení časti objektu. V dôsledku týchto štúdií vyvinul svoj projekt. Kibalchich napísal, že táto myšlienka ho podporila v jeho pozícii. Je pripravený pokojne čeliť svojej smrti s vedomím, že taký dôležitý objav nezomrie s ním.

Implementácia myšlienky vesmírneho letu

Prejav prúdového pohonu v prírode a technológii naďalej študoval K. E. Tsiolkovsky (jeho fotografia je uvedená vyššie). Na začiatku 20. storočia tento veľký ruský vedec navrhol myšlienku použitia rakiet na vesmírne lety. Jeho článok na túto tému vyšiel v roku 1903. Predstavila matematickú rovnicu, ktorá sa stala najdôležitejšou pre astronautiku. V našej dobe je známy ako "Tsiolkovsky vzorec". Táto rovnica opisuje pohyb telesa s premenlivou hmotnosťou. Vo svojich neskorších spisoch predstavil schému raketového motora poháňaného kvapalné palivo. Tsiolkovsky, ktorý študoval využitie prúdového pohonu v prírode a technológii, vyvinul viacstupňový dizajn rakety. Vlastní tiež myšlienku možnosti vytvorenia celých vesmírnych miest na obežnej dráhe blízko Zeme. Toto sú objavy, ku ktorým vedec dospel pri štúdiu prúdového pohonu v prírode a technológii. Rakety, ako ukazuje Ciolkovsky, sú jediné vozidlá, ktoré dokážu prekonať raketu, definoval ako mechanizmus, ktorý má prúdový motor, ktorý využíva palivo a okysličovadlo, ktoré sú na ňom umiestnené. Tento prístroj transformuje chemickú energiu paliva, ktorá sa stáva kinetickou energiou prúdu plynu. Samotná raketa sa začne pohybovať opačným smerom.

Nakoniec vedci, ktorí študovali reaktívny pohyb telies v prírode a technológii, prešli do praxe. Bola tu rozsiahla úloha realizovať dávny sen ľudstva. A skupina sovietskych vedcov na čele s akademikom S.P.Korolevom sa s tým vyrovnala. Realizovala myšlienku Tsiolkovského. najprv umelý satelit naša planéta bola vypustená v ZSSR 4. októbra 1957. Prirodzene, v tomto prípade bola použitá raketa.

Yu.A. Gagarin (na obrázku vyššie) bol muž, ktorý mal tú česť ako prvý letieť vo vesmíre. Táto pre svet významná udalosť sa odohrala 12. apríla 1961. Gagarin na satelitnej lodi „Vostok“ obletel celú Zem. ZSSR bol prvým štátom, ktorého rakety dosiahli Mesiac, preleteli okolo neho a odfotografovali stranu neviditeľnú zo Zeme. Navyše to boli Rusi, ktorí ako prví navštívili Venušu. Na povrch tejto planéty priniesli vedecké prístroje. Americký astronaut Neil Armstrong je prvým človekom, ktorý kráčal po povrchu Mesiaca. Pristál na ňom 20. júla 1969. V roku 1986 Vega-1 a Vega-2 (lode patriace ZSSR) študovali zblízka Halleyho kométu, ktorá sa k Slnku približuje len raz za 76 rokov. Prieskum vesmíru pokračuje...

Ako vidíte, fyzika je veľmi dôležitá a užitočná veda. Prúdový pohon v prírode a technológii je len jedným z nich zaujímavé otázky ktoré sa v ňom zvažujú. A úspechy tejto vedy sú veľmi, veľmi významné.

Ako sa dnes prúdový pohon používa v prírode a technike

Vo fyzike boli v posledných storočiach urobené mimoriadne dôležité objavy. Zatiaľ čo príroda zostáva prakticky nezmenená, technológia sa vyvíja rýchlym tempom. V dnešnej dobe je princíp prúdového pohonu široko používaný nielen rôznymi živočíchmi a rastlinami, ale aj v kozmonautike a letectve. Vo vesmíre neexistuje žiadne médium, ktoré by telo mohlo použiť na interakciu s cieľom zmeniť modul a smer svojej rýchlosti. Preto sa na lietanie vo vákuu môžu použiť iba rakety.

V súčasnosti sa prúdový pohon aktívne používa v každodennom živote, prírode a technike. Už to nie je taká záhada ako kedysi. Pri tom by sa však ľudstvo nemalo zastaviť. Pred nami sú nové obzory. Rád by som veril, že prúdový pohon v prírode a technike, stručne popísaný v článku, niekoho inšpiruje k novým objavom.

Sépia (Sepia) patrí do triedy hlavonožcov. Do tejto skupiny patrí asi 30. moderné druhy. Sépie sú najmenšie zo všetkých hlavonožcov. U väčšiny druhov dosahuje dĺžka tela 20 cm a v malé druhy- 1,8-2 cm.Len jeden druh - širokoruká sépia - má dĺžku 150 cm spolu s "rukami". Sépie žijú najmä pri pobreží v plytkej vode v tropických a subtropických moriach Atlantického oceánu a Stredozemného mora.

Štruktúra

Štruktúra sépie je v mnohom podobná stavbe iných hlavonožcov. Jeho telo je reprezentované kožným svalnatým vakom (takzvaný plášť) a má predĺžený oválny tvar, mierne sploštený a nemení veľkosť (napríklad chobotnice sa ľahko stlačia do úzkych štrbín). U sépie je hlava zrastená s telom. Na hlave sú veľké oči so zložitou štruktúrou a štrbinovitou zrenicou a na jej prednej časti je akýsi zobák určený na drvenie potravy. Zobák je skrytý medzi tykadlami.

Z tela mäkkýša vybieha osem krátkych chápadiel a dve dlhé chápadlá, ktoré sú všetky posiate prísavkami. V pokojnom stave sú „ruky“ sépie zložené a natiahnuté dopredu, čím telo získa aerodynamický vzhľad. Uchopovacie chápadlá sú ukryté v špeciálnych vreckách pod očami a vylietavajú odtiaľ len počas lovu. U samcov sa jedno z ramien odlišuje svojou stavbou od ostatných a slúži na oplodnenie samíc.

Po stranách tela sépie sú plutvy predĺžené vo forme okraja, ktoré sú prostriedkom na uľahčenie pohybu. Sépia urýchľuje svoj pohyb vo vode cez niekoľko náhle pohyby. Nasáva vodu do kompresnej komory, ktorá sa stlačením vytlačí zo sifónu pod hlavou. Škeble mení smer otáčaním otvoru tohto sifónu. Sépia sa od ostatných hlavonožcov líši prítomnosťou vnútornej vápenatej škrupiny vo forme širokej platne, ktorá pokrýva celý chrbát a chráni vnútorné orgány. Vnútorný obal sépie je vyrobený z aragonitu. Táto látka tvorí takzvanú „sépiovú kosť“, ktorá je zodpovedná za vztlak mäkkýšov. Sépia reguluje svoj vztlak pomerom plynu a kvapaliny vo vnútri tejto kosti, ktorá je rozdelená do malých komôr.

Zvyšné vnútorné orgány v sépiách sú usporiadané rovnakým spôsobom ako u iných zástupcov hlavonožcov. Toto zviera má tri srdcia: jedno srdce pre dve žiabre a jedno srdce pre zvyšok tela. Sépia má modrozelenú krv v dôsledku pigmentu hemocyanínu v ňom nasýteného proteínmi obsahujúcimi meď, ktoré sú schopné dlho„šetria“ kyslík, čím bránia tomu, aby sa mäkkýše vo veľkých hĺbkach udusili. Sépie majú tiež atramentový vak, ktorý produkuje veľmi veľké množstvo atramentu v porovnaní s inými hlavonožcami. Atramentová látka je hnedá a nazýva sa sépia. Sépia, ktorá má takýto ochranný prostriedok, ho používa priamo na ochranu ako poslednú možnosť.

Farba sépie je veľmi variabilná. V štruktúre ich kože sú tri vrstvy chromatofórov (farbiace pigmentové bunky): na povrchu je svetložltá vrstva, stredná je oranžovo-žltá vrstva a tmavá vrstva umiestnená pod dvoma predchádzajúcimi vrstvami. Prechod z jedného odtieňa do druhého je nastaviteľný nervový systém a stane sa to v priebehu sekundy. Čo sa týka pestrosti farieb, zložitosti vzoru a rýchlosti jeho zmeny, tieto zvieratká sa nevyrovnajú. Niektoré druhy sépie môžu svetielkovať. Zmena farby a luminiscencia využíva mäkkýš na maskovanie.

reprodukcie

Sépia žije sama, veľmi zriedka v malých kŕdľoch a vedie sedavý spôsob života. Počas obdobia rozmnožovania tvoria veľké zhluky a môžu migrovať. Sépie zvyčajne plávajú v krátkej vzdialenosti od dna a sledujú korisť, keď ju uvidia, na chvíľu zamrznú a potom obeť predbehnú rýchlym pohybom. Keď sú sépie v nebezpečenstve, ľahnú si na dno a vlnou plutiev sa zasypú pieskom. Od prírody sú tieto zvieratá veľmi opatrné a plaché. Sépie loví počas dňa a živí sa rôznymi rybami, krevetami, krabmi, mäkkýšmi, červami - takmer všetkými organizmami, ktoré sa pohybujú a nepresahujú ich veľkosť. Pre zvýšenie efektivity lovu mäkkýš vyfukuje prúd vody zo sifónu do piesku a chytá malé živé tvory, ktoré prúdom umýva. Sépie malé živočíchy prehĺtajú celé, veľké sú zmasakrované zobákom.

Sépie majú veľa nepriateľov, pretože ich nízka rýchlosť ich pohybu robí zraniteľnými voči dravým rybám. Tieto mäkkýše jedia delfíny, žraloky a raje. Sépie sa niekedy nazýva „morské chameleóny“ pre ich dobré farebné maskovanie. životné prostredie. Pri love alebo úteku pred predátormi sa spoliehajú viac na svoju schopnosť maskovať sa ako na svoj ochranný atrament.

Sépie sú dvojdomé zvieratá. Rozmnožujú sa raz za život. Samec sa k samičke správa chvejúcou sa nehou, pláva neďaleko, hladí ju chápadlami, pričom obe vzplanú svetlé farby. Samček prináša samici spermie upraveným tykadlom, vajíčka sú oplodnené už pri znáške. Vajíčka sépie sú čiernej farby a vyzerajú ako strapce hrozna, samice ich pri znáške prichytávajú na podvodnú vegetáciu. Nejaký čas po neresení dospelí umierajú. Mláďatá sa rodia úplne formované, majú atramentový vak a vnútornú škrupinu. Už od prvých chvíľ života vedia nanášať atrament. Sépia rastie rýchlo, ale nežijú dlho - iba 1-2 roky.

Od dávnych čias ľudia lovili sépie kvôli ich chutné mäso, ktorý sa používa v stredomorskej a čínskej kuchyni. Rozdrvená škrupina je súčasťou množstva zubných pást. V dávnych dobách sa na písanie používal atrament zo sépií a zriedený na prípravu špeciálnej farby pre umelcov - sépia. Preto ľudia vďačia sépiám za nespočetné majstrovské diela v maľovaní a písaní.

Bude pre vás zvláštne počuť, že nie je málo živých tvorov, pre ktoré je pomyselné „dvíhanie sa za vlasy“ bežným spôsobom pohybu vo vode.

Obrázok 10. Plavecký pohyb sépie.

Sépia a vo všeobecnosti väčšina hlavonožcov sa vo vode pohybuje týmto spôsobom: cez bočnú štrbinu a špeciálny lievik pred telom naberú vodu do žiabrovej dutiny a potom cez uvedený lievik energicky vyvrhnú prúd vody. ; v rovnakom čase - podľa zákona protiakcie - dostanú spätný tlak, dostatočný na to, aby plávali pomerne rýchlo so zadnou stranou tela dopredu. Sépia však môže nasmerovať rúrku lievika nabok alebo dozadu a rýchlo z nej vytláčať vodu a pohybovať sa ľubovoľným smerom.

Pohyb medúzy je tiež založený na tom istom: kontrakciou svalov vytláča vodu spod svojho zvonovitého tela, pričom dostáva tlak v opačnom smere. Podobnú techniku ​​pri pohybe využívajú aj salpy, larvy vážok a iné vodné živočíchy. A to sme ešte pochybovali, či je možné sa takto pohybovať!

K hviezdam na rakete

Čo môže byť lákavejšie ako opustiť zemeguľu a precestovať obrovský vesmír, letieť zo Zeme na Mesiac, z planéty na planétu? Koľko fantastických románov bolo napísaných na túto tému! Kto nás nezobral na pomyselnú cestu nebeskými telesami! Voltaire v Micromegas, Jules Verne v Ceste na Mesiac a Hector Servadacus, Wells v Prví muži na Mesiaci a mnohí ich napodobňovatelia podnikli tie najzaujímavejšie výlety do nebeských telies – samozrejme, v snoch.

Naozaj neexistuje spôsob, ako uskutočniť tento starý sen? Sú všetky vtipné projekty zobrazené s takou lákavou vierohodnosťou v románoch naozaj nerealizovateľné? V budúcnosti si povieme viac o fantastických projektoch medziplanetárneho cestovania; teraz sa zoznámime so skutočným projektom takýchto letov, ktorý ako prvý navrhol náš krajan K. E. Tsiolkovsky.

Môžete letieť na Mesiac lietadlom? Samozrejme, že nie: lietadlá a vzducholode sa pohybujú len preto, že sa opierajú o vzduch, odpudzujú sa od neho a medzi Zemou a Mesiacom nie je vzduch. Vo svetovom priestore vo všeobecnosti neexistuje dostatočne husté médium, na ktoré by sa „medziplanetárna vzducholoď“ mohla spoľahnúť. To znamená, že je potrebné vymyslieť taký aparát, ktorý by sa vedel pohybovať a ovládať bez toho, aby sa na niečo spoliehal.

Podobný projektil v podobe hračky už poznáme – s raketou. Prečo nevyrobiť obrovskú raketu so špeciálnou miestnosťou pre ľudí, zásoby jedla, vzduchové nádrže a všetko ostatné? Predstavte si, že ľudia v rakete nosia so sebou veľkú zásobu horľavých látok a môžu usmerňovať výron výbušných plynov ľubovoľným smerom. Získate skutočnú ovládateľnú nebeskú loď, na ktorej sa môžete plaviť v oceáne svetového priestoru, lietať na Mesiac, na planéty... Pasažieri budú môcť ovládaním výbuchov zvýšiť rýchlosť tejto medziplanetárnej vzducholode nevyhnutnú postupnosť, aby zvyšovanie rýchlosti bolo pre nich neškodné. Ak by chceli zostúpiť na nejakú planétu, mohli by otáčaním svojej lode postupne znižovať rýchlosť strely a tým oslabovať pád. Napokon sa cestujúci budú môcť vrátiť na Zem rovnakým spôsobom.

Bude pre vás zvláštne počuť, že nie je málo živých tvorov, pre ktoré je pomyselné „dvíhanie sa za vlasy“ bežným spôsobom pohybu vo vode.

Obrázok 10. Plavecký pohyb sépie.

Sépia a vo všeobecnosti väčšina hlavonožcov sa vo vode pohybuje týmto spôsobom: cez bočnú štrbinu a špeciálny lievik pred telom naberú vodu do žiabrovej dutiny a potom cez uvedený lievik energicky vyvrhnú prúd vody. ; v rovnakom čase - podľa zákona protiakcie - dostanú spätný tlak, dostatočný na to, aby plávali pomerne rýchlo so zadnou stranou tela dopredu. Sépia však môže nasmerovať rúrku lievika nabok alebo dozadu a rýchlo z nej vytláčať vodu a pohybovať sa ľubovoľným smerom.

Pohyb medúzy je tiež založený na tom istom: kontrakciou svalov vytláča vodu spod svojho zvonovitého tela, pričom dostáva tlak v opačnom smere. Podobnú techniku ​​pri pohybe využívajú aj salpy, larvy vážok a iné vodné živočíchy. A to sme ešte pochybovali, či je možné sa takto pohybovať!

K hviezdam na rakete

Čo môže byť lákavejšie ako opustiť zemeguľu a precestovať obrovský vesmír, letieť zo Zeme na Mesiac, z planéty na planétu? Koľko fantastických románov bolo napísaných na túto tému! Kto nás nezobral na pomyselnú cestu nebeskými telesami! Voltaire v Micromegas, Jules Verne v Ceste na Mesiac a Hector Servadacus, Wells v Prví muži na Mesiaci a mnohí ich napodobňovatelia podnikli tie najzaujímavejšie výlety do nebeských telies – samozrejme, v snoch.

Naozaj neexistuje spôsob, ako uskutočniť tento starý sen? Sú všetky vtipné projekty zobrazené s takou lákavou vierohodnosťou v románoch naozaj nerealizovateľné? V budúcnosti si povieme viac o fantastických projektoch medziplanetárneho cestovania; teraz sa zoznámime so skutočným projektom takýchto letov, ktorý ako prvý navrhol náš krajan K. E. Tsiolkovsky.

Môžete letieť na Mesiac lietadlom? Samozrejme, že nie: lietadlá a vzducholode sa pohybujú len preto, že sa opierajú o vzduch, odpudzujú sa od neho a medzi Zemou a Mesiacom nie je vzduch. Vo svetovom priestore vo všeobecnosti neexistuje dostatočne husté médium, na ktoré by sa „medziplanetárna vzducholoď“ mohla spoľahnúť. To znamená, že je potrebné vymyslieť taký aparát, ktorý by sa vedel pohybovať a ovládať bez toho, aby sa na niečo spoliehal.

Podobný projektil v podobe hračky už poznáme – s raketou. Prečo nevyrobiť obrovskú raketu so špeciálnou miestnosťou pre ľudí, zásoby jedla, vzduchové nádrže a všetko ostatné? Predstavte si, že ľudia v rakete nosia so sebou veľkú zásobu horľavých látok a môžu usmerňovať výron výbušných plynov ľubovoľným smerom. Získate skutočnú ovládateľnú nebeskú loď, na ktorej sa môžete plaviť v oceáne svetového priestoru, lietať na Mesiac, na planéty... Pasažieri budú môcť ovládaním výbuchov zvýšiť rýchlosť tejto medziplanetárnej vzducholode nevyhnutnú postupnosť, aby zvyšovanie rýchlosti bolo pre nich neškodné. Ak by chceli zostúpiť na nejakú planétu, mohli by otáčaním svojej lode postupne znižovať rýchlosť strely a tým oslabovať pád. Napokon sa cestujúci budú môcť vrátiť na Zem rovnakým spôsobom.

Obrázok 11. Projekt medziplanetárnej vzducholode usporiadanej ako raketa.

Pripomeňme si, ako nedávno letectvo podniklo prvé nesmelé výboje. A teraz – lietadlá už lietajú vysoko vo vzduchu, prelietavajú hory, púšte, kontinenty, oceány. Možno bude mať „astronómia“ rovnaký veľkolepý rozkvet o dve alebo tri desaťročia? Potom človek preruší neviditeľné reťaze, ktoré ho tak dlho pripútali k jeho rodnej planéte, a vrhne sa do bezhraničnej rozlohy vesmíru.