Как называется способ передвижения медузы. Биофизика: реактивное движение в живой природе

БИОФИЗИКА: РЕАКТИВНОЕ ДВИЖЕНИЕ В ЖИВОЙ ПРИРОДЕ

Как называется способ передвижения медузы. Биофизика: реактивное движение в живой природе

Морские моллюски имеют 8 конечностей, расположенных на голове. Отсюда и название. Длина их тел варьируется — от 1−20 см до 5 метров, при этом есть среди них и настоящие гиганты, кальмары, длиной более 20 метров! Отличаются видовым многообразием, уступая в этом показателе исключительно членистоногим. Особенности этих представителей водной фауны таковы:

  • Тело состоит из трех слоев. Туловище покрыто кожной мантией, также есть ноги и голова.
  • Большую часть жизни проводят в движении, способны развивать скорость до 50 км/час.
  • Проживают в соленых водах морей и океанов.
  • Отличительная черта — расположенные вокруг рта щупальца.
  • Практически у всех представителей отсутствует раковина, однако есть и исключения.

К числу наиболее распространенных и известных головоногих относятся кальмары, каракатицы, осьминоги. Представители класса отличаются многообразием форм тела, одни напоминают ракету, другие — округлый мешок со щупальцами. Ключевая особенность — наличие скелета, состоящего из хрящевой ткани, защищающей мозг.

Появление потомства

Для представителей головоногих свойственен половой диморфизм — внешние различия представителей разных полов, прежде всего, по размеру — самцы значительно меньше.

Интересно и размножение этих животных — несмотря на то, что у головоногих есть самки и самцы, они не спариваются. Достигший половой зрелости самец захватывает половые клетки из собственной мантийной полости одним из своих щупалец, после чего вводит их в полость самки.

А некоторые представители имеют и еще более оригинальный способ размножения: одно их щупалец самца отделяется от тела (в дальнейшем на его месте вырастет новое) и направляется на «поиски» самки, после чего проникает в ее тело. Сперматозоиды самцов окружены плотной оболочкой, называющейся сперматофором и склеены. Яйцеклетки крупные, содержат много желтка.

Яйца головоногие откладывают в заранее подготовленных углублениях на морском дне, стадия личинки отсутствует. Из яйца на свет появляется крохотный моллюск, напоминающий уменьшенную копию взрослой особи.

Самки заботятся о своем потомстве, нередко настолько добросовестно, что в итоге погибают от истощения. Самцы не принимают никакого участия в «воспитании» малышей. Чаще всего головоногие размножаются всего один раз в жизни, после чего умирают.

Интересные факты

Представители самых примитивных из головоногих, наутилусы, становятся жертвами моды. Их раковины используются для изготовления сувениров и украшений, поэтому численность животных резко сократилась. Разводить их в неволе весьма проблематично и дорого, поэтому сейчас наутилусы в опасности, им грозит исчезновение, если не будут предприняты охранные меры.

Кальмары — головоногие моллюски, интересные факты о них многочисленны:

  • Тело полупрозрачное, но способно фосфоресцировать, становясь ярко-зеленым или голубым. Благодаря этому свечению, хищники привлекают своих жертв.
  • Кальмары-гиганты являются причиной появления пугающих историй о морских чудовищах, способных потопить корабли. Некоторые особи достигают в длину более 20 метров, при этом каждый глаз у них по размерам больше арбуза.
  • Способны совершать сложную цепочку действий, поэтому относятся к «умным» морским обитателям.
  • Мощные челюсти могут перекусить позвоночник рыбы среднего размера. Однако защищаться животные предпочитают иным способом, выпуская чернила.
  • Способны выбрасывать в воду чернила, спасаясь таким образом от хищников.

Среди осьминогов есть весьма крупные особи, достигающие в весе 50 кг и даже больше. Питаться эти головоногие предпочитают крабами, рыбой, лангустами, поглощать пищу им помогает особое строение рта, напоминающего птичий клюв.

А ядовитый синекольчатый осьминог, узнать которого можно по яркому окрасу, опасен даже для человека, его яд способен вызвать паралич и смерть.

Как выглядит животное

Синекольчатый осьминог очень мал, весит всего около 100 грамм, а длина тела вместе со щупальцами не достигает более 20 сантиметров. Несмотря на столько малые размеры, осьминог очень агрессивен.

Этот осьминог выглядит очень красиво, ярко и экстравагантно: на желтой коже у него имеется порядка 50-60 черных и синих колец.

Расцветка тела животного потрясает своей красотой.

Если осьминог разгневан, то на его теле появляются коричневые участки, а синие кольца становятся еще более яркими. Как и другие головоногие, синекольчатый осьминог может менять цвет, благодаря особым клеткам, которые содержат хроматофор. Они используют свою необычную возможность в случае опасности, когда нужно спрятаться от врага.

Синекольчатый осьминог — очень ядовитое животное.

Источник: https://lorises.ru/ryby/pitanie-golovonogih-mollyuskov.html

Реактивное движение в природе и технике

Как называется способ передвижения медузы. Биофизика: реактивное движение в живой природе

  • История реактивного движения
  • Кто открыл реактивное движение?
  • Примеры реактивного движения в природе
  • Закон реактивного движения
  • Закон сохранения импульса и реактивное движение
  • Формула реактивного движения
  • Реактивное движение в технике – принцип работы реактивного двигателя
  • Реактивное движение, видео
  • У многих людей само понятие «реактивного движения» крепко ассоциируется с современными достижениями науки и техники, в особенности физики, а в голове появляются образы реактивных самолетов или даже космических кораблей, летающих на сверхзвуковых скоростях с помощью пресловутых реактивных двигателей. На самом же деле явление реактивного движения намного более древнее, чем даже сам человек, ведь оно появилось задолго до нас, людей. Да, реактивное движение активно представлено в природе: медузы, осьминоги, каракатицы вот уже миллионы лет плавают в морских пучинах по тому же самому принципу, по которому сегодня летают современные сверхзвуковые реактивные самолеты.

    История реактивного движения

    С древних времен различные ученые наблюдали явления реактивного движения в природе, так раньше всех о нем писал древнегреческий математик и механик Герон, правда, дальше теории он так и не зашел.

    Если же говорить о практическом применении реактивного движения, то первыми здесь были изобретательные китайцы.

    Примерно в XIII веке они догадались позаимствовать принцип движения осьминогов и каракатиц при изобретении первых ракет, которые они начали использовать, как для фейерверков, так и для боевых действий (в качестве боевого и сигнального оружия). Чуть позднее это полезное изобретение китайцев переняли арабы, а от них уже и европейцы.

    Разумеется, первые условно реактивные ракеты имели сравнительно примитивную конструкцию и на протяжении нескольких веков они практически никак не развивались, казалось, что история развития реактивного движения замерла. Прорыв в этом деле произошел только в XIX веке.

    Кто открыл реактивное движение?

    Пожалуй, лавры первооткрывателя реактивного движения в «новом времени» можно присудить Николаю Кибальчичу, не только талантливому российскому изобретателю, но и по совместительству революционеру-народовольцу.

    Свой проект реактивного двигателя и летательного аппарата для людей он создал сидя в царской тюрьме.

    Позднее Кибальчич был казнен за свою революционную деятельность, а его проект так и остался пылиться на полках в архивах царской охранки.

    Позднее работы Кибальчича в этом направлении были открыты и дополнены трудами еще одного талантливого ученого К. Э. Циолковского.

    С 1903 по 1914 год им было опубликовано ряд работ, в которых убедительно доказывалась возможность использования реактивного движения при создании космических кораблей для исследования космического пространство.

    Им же был сформирован принцип использования многоступенчатых ракет. И по сей день многие идеи Циолковского применяются в ракетостроении.

    Примеры реактивного движения в природе

    Наверняка купаясь в море, Вы видели медуз, но вряд ли задумывались, что передвигаются эти удивительные (и к тому же медлительные) существа как раз таки с благодаря реактивному движению. А именно с помощью сокращения своего прозрачного купола они выдавливают воду, которая служит своего рода «реактивных двигателем» медуз.

    Похожий механизм движения имеет и каракатица – через особую воронку впереди тела и через боковую щель она набирает воду в свою жаберную полость, а затем энергично выбрасывает ее через воронку, направленную взад либо в бок (в зависимости от направления движения нужного каракатице).

    Но самый интересный реактивный двигатель созданный природой имеется у кальмаров, которых вполне справедливо можно назвать «живыми торпедами». Ведь даже тело этих животных по своей форме напоминает ракету, хотя по правде все как раз с точностью наоборот – это ракета своей конструкцией копирует тело кальмара.

    Если кальмару необходимо совершить быстрый бросок, он использует свой природный реактивный двигатель. Тело его окружено мантией, особой мышечной тканью и половина объема всего кальмара приходится на мантийную полость, в которую тот всасывает воду.

    Потом он резко выбрасывает набранную струю воды через узкое сопло, при этом складывая все свои десть щупалец над головой таким образом, чтобы приобрести обтекаемую форму.

    Благодаря столь совершенной реактивной навигации кальмары могут достигать впечатляющей скорости – 60-70 км в час.

    Среди обладателей реактивного двигателя в природе есть и растения, а именно так званный «бешеный огурец». Когда его плоды созревают, в ответ на самое легкое прикосновение он выстреливает клейковиной с семенами

    Закон реактивного движения

    Кальмары, «бешеные огурцы», медузы и прочие каракатицы издревле пользуются реактивным движением, не задумываясь о его физической сути, мы же попробуем разобрать, в чем суть реактивного движения, какое движение называют реактивным, дать ему определение.

    Для начала можно прибегнуть к простому опыту – если обычный воздушный шарик надуть воздухом и, не завязывая отпустить в полет, он будет стремительно лететь, пока у него не израсходуется запас воздуха. Такое явление поясняет третий закон Ньютона, говорящий, что два тела взаимодействуют с силами равными по величине и противоположными по направлению.

    То есть сила воздействия шарика на вырывающиеся из него потоки воздуха равна силе, которой воздух отталкивает от себя шарик. По схожему с шариком принципу работает и ракета, которая на огромной скорости выбрасывает часть своей массы, при этом получая сильное ускорение в противоположном направлении.

    Закон сохранения импульса и реактивное движение

    Физика поясняет процесс реактивного движения законом сохранения импульса. Импульс это произведение массы тела на его скорость (mv).

    Когда ракета находится в состоянии покоя ее импульс и скорость равны нулю.

    Когда же из нее начинает выбрасываться реактивная струя, то остальная часть согласно закону сохранения импульса, должна приобрести такую скорость, при которой суммарный импульс будет по прежнему равен нулю.

    Формула реактивного движения

    В целом реактивное движение можно описать следующей формулой:
    msvs+mрvр=0
    msvs=-mрvр

    где msvs импульс создаваемой струей газов, mрvр импульс, полученный ракетой.

    Знак минус показывает, что направление движения ракеты и сила реактивного движения струи противоположны.

    Реактивное движение в технике – принцип работы реактивного двигателя

    В современной технике реактивное движение играет очень важную роль, так реактивные двигатели приводят в движение самолеты, космические корабли. Само устройство реактивного двигателя может отличаться в зависимости от его размера и назначения. Но так или иначе в каждом из них есть

    • запас топлива,
    • камера, для сгорания топлива,
    • сопло, задача которого ускорять реактивную струю.

    Так выглядит реактивный двигатель.

    Реактивное движение, видео

    И в завершение занимательное видео о физических экспериментах с реактивным движением.

    При написании статьи старался сделать ее максимально интересной, полезной и качественной. Буду благодарен за любую обратную связь и конструктивную критику в виде комментариев к статье. Также Ваше пожелание/вопрос/предложение можете написать на мою почту pavelchaika1983@gmail.com или в Фейсбук, с уважением автор.

    Источник: https://www.poznavayka.org/fizika/reaktivnoe-dvizhenie-v-prirode-i-tehnike/

    Реактивное движение – интересные факты

    Как называется способ передвижения медузы. Биофизика: реактивное движение в живой природе

    Сегодня реактивное движение у большинства людей в первую очередь, конечно же, ассоциируется с новейшими научными и техническими разработками.  Из учебников по физике нам известно, что под «реактивным» подразумевают движение, которое возникает в результате отделения от предмета (тела) любой его части.

    Человек хотел подняться в небо к звёздам, стремился летать, но осуществить свою мечту смог только с появлением реактивных самолетов и ступенчатых космических кораблей, способных перемещаться на огромные расстояния, разгоняясь до сверхзвуковых скоростей, благодаря установленным на них современным реактивным двигателям.

    Конструктора и инженеры разрабатывали возможность использования реактивного движения в двигателях. Фантасты тоже не оставались в стороне, предлагая самые невероятные идеи и способы достижения этой цели. Удивительно, но этот принцип перемещения широко распространен в живой природе.

    Достаточно осмотреться вокруг, можно заметить обитателей морей и суши, среди которых есть и растения, в основе движения которых лежит реактивный принцип.

    История

    Оглавление

    • 1 История
    • 2 Растительный мир
    • 3 Животный мир

    Еще в античные времена ученые с интересом изучали и анализировали явления, связанные с реактивным движением в природе. Одним из первых, кто теоретически обосновал и описал его суть, был Герон, механик и теоретик Древней Греции, который изобрел первый паровой двигатель, названый в честь него.

    Китайцы смогли найти реактивному методу практическое применение. Они первыми, взяв за основу способ передвижения каракатиц и осьминогов, еще в XIII веке изобрели ракеты. Они применялись в фейерверках, производя большое впечатление, а также, как сигнальные ракеты, возможно были и боевые ракеты, которые использовались как реактивная артилерия.

    Со временем эта технология пришла и в Европу.

    Первооткрывателем нового времени стал Н. Кибальчич, придумав схему прототипа летательного аппарата с реактивным двигателем. Он был выдающимся изобретателем и убежденным революционером, за что сидел в тюрьме. Именно находясь в заключении, он вошел в историю, создав свой проект.

    После его казни за активную революционную деятельность и выступления против монархии, его изобретение было забыто на архивных полках. Спустя некоторое время К.

    Циолковский смог усовершенствовать идеи Кибальчича, доказывая возможность исследовать космическое пространство посредством реактивного перемещения космических кораблей.

    Позже, в ходе Великой Отечественной войны, появились знаменитые Катюши, системы полевой реактивной артиллерии. Так ласковым именем народ неофициально именовал мощные установки, которые применяли силы СССР. Достоверно неизвестно, в связи с чем, оружие получило это название.

    Причиной этому стала то ли популярность песни Блантера, то ли буква «К» на корпусе миномёта. Со временем фронтовики стали давать прозвища и другому оружию, создав, таким образом, новую традицию.

    Немцы же эту боевую ракетную установку называли «сталинским органом» за внешний вид, который напоминал музыкальный инструмент и пронзительный звук, который исходил от стартующих ракет.

    Новой ступенькой в расширении научных горизонтов был первый космический полет. Это стало возможным благодаря появлению ракетоносителя с автоматической системой управления, который вывел аппарат с людьми на борту в просторы космоса, также ракеты доставляли искусственные спутники на орбиту.

    Растительный мир

    Представителями фауны также используются законы реактивного движения. Большую часть растений, обладающих такими свойствами составляют однолетники и малолетники: колючеплодник, чесночница черешчатая, сердечник недотрога, пикульник двунадрезный, мёрингия трёхжилковая.

    Колючеплодник, иначе бешеный огурец, относят к семейству тыквенных. Это растение достигает больших размеров, имеет толстый корень с шершавым стеблем и крупными листьями. Произрастает на территории Средней Азии, Средиземноморья, на Кавказе, довольно распространен на юге России и Украины.

    Внутри плода в период созревания семян преобразуется в слизь, которая под действием температур начинает бродить и выделять газ. Ближе к созреванию давление внутри плода может достигнуть 8 атмосфер. Тогда при легком прикосновении плод отрывается от основания и семена с жидкостью со скоростью 10 м/с вылетают из плода.

    Благодаря способности стрелять на 12 м. в длину, растение назвали «дамский пистолет».

    Сердечник недотрога — однолетний  широко распространённый вид. Встречается, как правило, в тенистых лесах, по берегам вдоль рек. Попав в северо-восточную часть Северной Америки и в Южную Африку, благополучно прижился.

    Сердечник-недотрога размножается семенами. Семена у сердечника-недотроги мелкие, массой не более 5 мг, которые отбрасываются на расстояние в 90 см.

    Благодаря такому способу распространения семян, растение и получило свое название.

    Животный мир

    Реактивное движение — интересные факты, касающиеся животного мира.

    У головоногих моллюсков реактивное перемещение происходит посредством воды, выдыхаемой через сифон, который обычно сужается к небольшому отверстию для получения максимальной скорости выдоха.

    Вода через жабры проходит до выдоха, выполняя двойную цель дыхания и перемещения. Морские зайцы, иначе брюхоногие моллюски, используют аналогичные средства движения, но без сложного неврологического аппарата головоногих, они перемещаются более неуклюже.

    Некоторые рыбы-рыцари также развили реактивное перемещение, пропуская воду через жабры, чтобы дополнить плавниковое движение.

    У личинок стрекоз реактивная сила достигается путем вытеснения воды из специализированной полости  в организме. Морские гребешки и кардиды, сифонофоры, туники (такие, как сальпы) и некоторые медузы, также используют реактивную тягу.

    Большую часть времени морские гребешки спокойно лежат на дне, но в случае появления опасности, быстро смыкают створки своей раковины, так они выталкивают воду. Этот механизм поведения тоже говорит об использовании принципа реактивного перемещения. Благодаря ему, гребешки могут всплывать и перемещаться на большое расстояние, применяя технику открытия-закрытия раковины.

    Кальмар также применяет этот метод, вбирает в себя воду, а затем с огромной силой проталкивая через воронку движется скоростью не менее 70 км./ч. Собирая щупальцы в один узел, тело кальмара образует обтекаемую форму.

    Взяв за основу такой двигатель кальмара, инженерами был сконструирован водомет. Вода в нем засасывается в камеру, а после выбрасывается через сопло.

    Таким образом, судно направляется в обратную сторону от выбрасываемой струи.

    Если сравнить с кальмарами, наиболее эффективными двигателями пользуются сальпы, тратя на порядок меньше энергии, чем кальмары.

     Двигаясь сальпа запускает воду в отверстие спереди, а затем поступает в широкую полость, где натянуты жабры.

    После глотка отверстие закрывается, а с помощью сокращающихся продольных и поперечных мускул, которые сжимают тело, происходит выброс воды через отверстие сзади.

    Самым необычным из всех механизмов передвижения может похвастаться обыкновенная кошка.

    Марсель Депре высказал предположение, что тело способно двигаться и изменять свое положение даже с помощью одних только внутренних сил (ни от чего не отталкиваясь и ни на что не опираясь), из чего можно было сделать вывод, что законы Ньютона могут быть ошибочны.

    Доказательством его предположению могла послужить кошка, которая сорвалась с высоты. Во время падения вниз головой, она все равно приземлится на все лапы, это стало уже своего рода аксиомой.

    Детально сфотографировав перемещение кошки, смогли по кадрам рассмотреть, все, что она проделывала в воздухе. Увидели ее движение лапой, которое вызвало ответную реакцию туловища, поворачиваясь в другую сторону относительно движения лапки. Действуя по законам Ньютона, кошка удачно приземлилась.

    У животных все происходит на уровне инстинкта, человек в свою очередь делает сознательно. Профессиональные пловцы, прыгнув с вышки успевают трижды обернуться в воздухе, и сумев приостановить вращение, выпрямляются строго вертикально и ныряют в воду. Этот же принцип действует в отношении воздушных цирковых гимнастов.

    Сколько бы человек не пытался превзойти природу, совершенствуя созданные ею изобретения, все равно мы пока не достигли того технологического совершенства, когда бы самолеты могли повторить действия стрекозы: зависать в воздухе, мгновенно подаваться назад или двигаться в сторону.

    Причем все это происходит на большой скорости. Возможно, пройдет еще немного времени и самолеты, благодаря поправкам на особенности аэродинамики и реактивные возможности стрекоз, смогут совершать крутые развороты и станут менее восприимчивы к внешним условиям.

    Подсмотрев у природы, человек еще многое может усовершенствовать на благо технического прогресса.

    Источник: https://www.interesnie-fakty.ru/nauka/reaktivnoe-dvizhenie/

    Поделиться:
    Нет комментариев

      Добавить комментарий

      Ваш e-mail не будет опубликован. Все поля обязательны для заполнения.