Знання закону збереження імпульсу в багатьох випадках дає можливість виконати розрахунки результату взаємодії тіл, коли значення діючих сил невідомі.
Тепловий машиною називається пристрій, який перетворює енергію теплового руху в механічну енергію. Існують два типи теплових машин: нециклічні теплові машини і циклічні теплові машини. Розглянемо принцип дії машин другого типу. В основі теоретичного обґрунтування теплових машин лежить другий закон термодинаміки, який стверджує: неможливо створити циклічно працюючий теплової двигун, єдиним результатом дії якого отримання від джерела кількості теплоти і перетворення його повністю в механічну енергію. Щоб теплова машина могла циклічно працювати, вона обов'язково повинна включати:
Принцип роботи такої машини полягає в наступному: робоче тіло, перебуваючи в контакті з негревателем, отримує від нього в результаті теплообміну кількість теплоти Q1, нагріваючись до температури T1. Потім контакт переривається і робоче тіло переходить в контакт з холодильником.
У процесі переходу робоче тіло здійснює механічну роботу A. Прийшовши в контакт з холодильником, воно віддає йому деяку кількість теплоти Q2 і охолоджується. Потім робоче тіло переходить в контакт з нагрівачем і процес повторюється.
1) * Для початку возмем для розгляду прямоточний повітряно-реактивний двигун. Він має найбільш просту схему роботи.
Передній край трубки вбирає в себе повітря, - це повітрозабірник. З сопла - задній частині трубки - виходять відпрацьовані гази. Середня частина камера згоряння.
У камері згоряння горить повітряно-паливна суміш. Температура газу при цьому підвищується, зростає швидкість його руху. Розпечені гази з силою викидаються через сопло, створюючи реактивну тягу.
Але ПВРД може працювати якщо на вході є швидкісний потік повітря, але літак самостійно стартувати з таким двигуном не може. Його потрібно попередньо розігнати.
Звичайний літак розганяється за допомогою повітряного гвинта. Але ж адже таким гвинтом - пропелером можна розігнати і потік повітря на вході двигуна. Так з'явився ТРД - турбореактивний двигун. Щоб запустити його до компресора приєднують стартер, і компресор створює початковий натиск повітря на вході. Потім вже починає працювати сам реактивний двигун.
На шляху розпечених газів вони поставили газову турбіну і поєднали її з компресором єдиним валом. Вихідні газ обертають турбіну, з'єднаний з нею компресор нагнітає повітряний потік в камеру згоряння, паливно-повітряна суміш горить, гарячі гази випливають з сопла, і цикл повторюється.
За допомогою потужного і компактного турбореактивного літаки дуже скоро перевищили швидкість звуку. Тяга турбореактивного двигуна може бути збільшена шляхом додаткового згорання палива в форсажній камері, розташованої між турбіною і реактивним соплом.
Однак такі двигуни не завжди вигідні економічно. Для величезних транспортних літаків, які літають зі швидкістю 650-700 км / год і піднімають в повітря одночасно десятки тонн вантажу, краще використовувати турбогвинтові двигуни - ТВД. Турбіна може обертати і звичайний повітряний гвинт. Для цього потрібно подовжити вал, що з'єднує її з компресором, додати
редуктор, який знизить частоту обертання гвинта (інакше повітряний потік стане зриватися з лопатей і пропелер в основному буде обертатися вхолосту).
2) * Розглянемо як приклад дію реактивного двигуна. При згорянні палива гази, нагріті до високої температури, викидаються з сопла ракети зі скоростьюv.
Ракета і викидаються її двигуном гази взаємодіють між собою. На підставі закону збереження імпульсу при відсутності зовнішніх сил сума векторів імпульсів взаємодіючих тіл залишається постійною. До початку роботи двигунів імпульс ракети і пального дорівнював нулю; отже, і після включення двигунів сума векторів імпульсу ракети і імпульсу стікали газів дорівнює нулю:
Де М - маса ракети; V - швидкість ракети; m - маса викинутих газів; v - швидкість витікання газів.
Звідси отримуємо
MV = -mv.
А для модуля V швидкості ракети маємо
Ця формула може бути застосована для обчислення модуля швидкості V ракети за умови невеликого зміни маси M ракети в результаті роботи її двигунів.
Реактивний двигун володіє багатьма чудовими особливостями, але головна з них полягає в наступному. Ракеті для руху не потрібні ні земля, ні вода, ні повітря, так як вона рухається в результаті взаємодії з газами, що утворюються при згорянні палива. Тому ракета може рухатися в безповітряному просторі.
К. Е. Ціолковський - основоположник теорії космічних польотів. Науковий доказ можливості використання ракети для польотів в космічний простір, за межі земної атмосфери і до інших планет Сонячної системи було дано вперше російським ученим і винахідником Костянтином Едуардовичем Ціолковським.
*: 1) -Опис реактивного двигуна.
2) -Опис в формулах реактивного двигуна.