От чего зависит скорость ракеты
Перейти к содержимому

От чего зависит скорость ракеты

  • автор:

От чего зависит скорость ракеты

УПС, страница пропала с радаров.

*размещая тексты в комментариях ниже, вы автоматически соглашаетесь с пользовательским соглашением

Вам может понравиться Все решебники

Климанова, Климанов, Ким

Алексеев, Николина, Липкина

Мякишев, Буховцев

Алексеев, Низовцев, Ким

Ладыженская

Ладыженская, Тростенцова

Баранова, Дули, Копылова

©Reshak.ru — сборник решебников для учеников старших и средних классов. Здесь можно найти решебники, ГДЗ, переводы текстов по школьной программе. Практически весь материал, собранный на сайте — авторский с подробными пояснениями профильными специалистами. Вы сможете скачать гдз, решебники, улучшить школьные оценки, повысить знания, получить намного больше свободного времени.

Главная задача сайта: помогать школьникам и родителям в решении домашнего задания. Кроме того, весь материал совершенствуется, добавляются новые сборники решений.

6. От чего зависит скорость ракеты?

6. От скорости истечения газа, массы топлива, типа топлива и т.д.

Источник:

Решебник по физике за 9 класс А.В.Перышкин, Е.М.Гутник

Решебник по физике за 9 класс (А.В.Перышкин, Е.М.Гутник, 2009 год),
задача №6
к главе «Глава I Законы взаимодействия и движения тел. §22. Реактивное движение. Ракеты. Ответы на вопросы».

3.6. Реактивное движение

Рассмотрим движение тела, масса которого меняется в процессе движения, на примере движения ракеты.

Принцип движения ракеты заключается в том, что продукты сгорания топлива с большой скоростью выбрасываются из ракеты, толкая ее при этом в противоположную сторону.

Заметим, что при движении ракеты ее масса непрерывно изменяется, следовательно, второй закон Ньютона в рассмотренной ранее форме для описания движения ракеты неприменим.

Рис. 3.30. Принцип движения ракеты

Пусть — масса ракеты в момент , а — ее скорость. Импульс ракеты будет

За время масса ракеты и ее скорость получают приращения (причем < 0), так как масса ракеты убывает) и соответственно, так что к моменту времени они будут равны

Импульс ракеты станет

Кроме этого следует учесть импульс выброшенных за время газов:

где — масса выброшенных за время газов, — их скорость относительно Земли.

Воспользуемся вторым законом Ньютона в импульсной форме. Тогда

Раскроем скобки,учитывая, что (масса ракеты уменьшилась на массу выброшенных из сопла двигателя газов):

Введем u — скорость истечения газовой струи относительно ракеты. Тогда

После преобразований и удержания членов первого порядка малости (член второго порядка малости отброшен) получаем

Данное уравнение по форме напоминает второй закон Ньютона, однако здесь возникает дополнительное слагаемое

называемое реактивной силой. C учетом этого уравнение движения принимает вид

Это уравнение движения тела переменной массы носит название уравнения Мещерского.

называется расходом топлива.

Рассмотрим движение ракеты в отсутствие внешних сил (F = 0) (рис. 3.31). Спроецируем уравнение Мещерского на направление движения ракеты :

Рис 3.31. Движение ракеты в отсутствие внешних сил

Обычно можно считать, что скорость истечения газов относительно ракеты постоянна. Интегрируя полученное уравнение, находим

Пусть в начальный момент = 0 мы имеем

откуда находим постоянную интегрирования

Тогда формула для скорости ракеты, называемая формулой Циолковского, принимает вид

Ясно, что конечная скорость ракеты определяется скоростью истечения газовой струи, которая — в случае химического двигателя с реакцией окисления и выбросом продуктов реакции — зависит от температуры сгорания T и молярной массы газов M

.

Следовательно, наиболее эффективным топливом будет водород с очень высокой температурой сгорания и малой молярной массой. Водород как топливо нашел широкое применение в космонавтике, несмотря на повышенную пожароопасность и потребность (при хранении в баках ракеты) в очень низких (криогенных) температурах.

Пример. Пусть ракете необходимо сообщить первую космическую скорость = 8 км/с. Если использовать топливо со скоростью истечения = 1 км/с (порох), то отношение массы полезной нагрузки к стартовой массе ракеты будет

Если же использовать топливо с = 2 км/с (водород), то

Видно, что при одинаковой полезной нагрузке стартовая масса ракеты во втором случае будет почти в 50 раз меньше, чем в первом.

Дополнительная информация

От чего зависит скорость ракеты

Почему скорость ракеты зависит от удельного импульса двигателя (массу возьмем постоянную на всем промежутке работы двигателя) но не от времени работы двигателя? Допустим ракета движется равномерно с одной скоростью относительно какого то объекта, то относительно другого объекта скорость может равняться нулю тогда почему мы не может разогнать ракету относительно этого объекта? То есть в итоге получить сложение скоростей.

да да почему?
у меня тоже такой вопрос возникает.
Почему при работе двигателя в космосе ракета постоянно не разгоняется т.е. не увеличивает скорость?

(1) с чего ты это решил? а тчто она делает в космосе? тормозит?
(4) да вообще-то выше определенного предела не разгонится.. Зависит от топлива.

хмык.. ракета разгоняется, если двигатель работает..
другое дело, что если ракета стартовала с земли и улетела все рано куда в космос, центр массы «ракета/выхлопнутые газы» остается в точке старта.

Ну вот смотрите, ракета получает импульс равный импульсу истекания газов из сопла то есть

масса ракеты * скорость = масса вытекающего топлива * скорость вытекания топлива

то есть в случаи замкнутой системы сумма импульсов равна нулю но у нас же космос, относительно солнечной системы скорость ракеты одна, относительно других систем отсчета другая.

(4) пока же смогли только до ~30 км/с разогнаться, почему быстрее нельзя.
Например, есть двигатель небольшой мощности, по идее при его постоянной работе скорость должна увеличиться до бесконечности. Ну вот не так же.

(5) не разгонится относительно чего?

(0) «Допустим ракета движется равномерно с одной скоростью относительно какого то объекта»

Если речь о Космосе, ракета движется равномерно с ОДНОЙ скоростью, то значит двигатель ракеты выключен = ракета летит по инерции. (1)

«то относительно другого объекта скорость может равняться нулю тогда почему мы не может разогнать ракету относительно этого объекта?»

См.п(1), потому что двигатель ВЫКЛЮЧЕН 🙂

(10) тогда включив двигатель на ракете которая движется равномерно со скоростью ~30 км/с мы по идеи должны получить прибавку скорости?

(8) Разгоняется до скорости истечения активного вещества. Значит, нет пока больше топлива со скоростью истечения выше

1с-ники постигают ОТО и СТО. ужастное зрелище для физика :)))
(11) да, пока двигатель работает скорость будет увеличиваться

(12) так она может покоиться относительно одной системы отсчета допустим солнечной системы. а относительно другой системы отсчета скорость уже предельная. Тогда относительно той системы отсчета где ракета покоиться мы можем разогнать ее до скорости истечения газов?

Все в школу срочно. На уроки физики 9 класс .

(14) теоретически это невозможно, пишут что ограничено скоростью истекания газов а не продолжительностью работы двигателя

(14) то есть ты думаешь, что мы на керосине можем разогнаться до скорости света?
(15) Да, именно относительно. Ибо относительно солнца даже ракета, стоящая на стартовой площадке, уже движется с приличной скоростью. А относительно центра галактики.

(16) давай поучи нас

Ну ептить чем больше скорость тем больше влияет на разгон сопротивление воздуха. И изменяется эта зависимость не линейно.
Поэтому мощность необходимая чтобы разогнать скажем ракету до 2000 км час не равна мощности разгона до 1000 км час *2

(19) ты лучше подумай на досуге, почему пуля такая аленькая а человека убивает. может тогда у тебя в голове и с ракетами что-то прояснить :))

(18) давай не будем релятивистские скорости брать.

(12) «»Разгоняется до скорости истечения активного вещества»»
— ну, почему-же?
«тело сохраняет состояние покоя или прямолинейного равномерного движения, пока на него не подействует внешняя сила» — закон неопровержим

истечение газов из сопла = приложение силы, независимо от скорости движения ракеты

(20) приплыли, мы тут о космосе рассуждаем а он сопротивление воздуха считает
(0) дайте пруфа что скорость а не ускорение
(18) второй закон Ньютона не знаешь?
(22) хорошо, не скорость света. Берём 1000 км/сек. Устроит?
(26) А ты?

Относительно одной замкнутой системы отсчета мне понятно почему скорость конечна и зависит от скорости истекания газов и масс но дело происходит в космосе и там нет единой системы отсчета все относительно

(0) Первая космическая скорость, вторая космическая скорость. Говорит о чём-нибудь?

истечение газов из сопла = приложение силы — истина
, независимо от скорости движения ракеты — ложь
Если скорость выброса газов меньше скорости объекта они не дадут приложения силы и ускорения.

(28) да не вопрос, устроит. разгоним для начала ракету относительно земли допустим до ~30 км/с далее на следующие сутки наблюдая за движением ракеты с планеты относительно которой она неподвижна мы запустим двигатели и разгоним ракету относительно этой планеты на ~30 км/с. Вопрос, теперь относительно земли ракета движется с какой скоростью?

(27) Хорош сочинять! По ссылке нет ни слова про импульс! По факту имеем типичную подмену понятий.

По ссылке есть, что в безвоздушном пространстве при отсутствии других воздействий конечная скорость зависит от:
1) от той скорости, с какой вытекают из трубы ракеты газообразные продукты взрывания,
2) от отношения первоначальной массы ракеты к ее окончательной массе, т. е. от отношения массы ракеты до взрывания к массе ее после взрывания.

КОНЕЧНАЯ а не текущая!

Ракеты летают на божественной силе!

(31) скорость объекта относительно разных систем отсчета разная, ракета может покоиться относительно системы х и лететь с предельной скоростью относительно системы y

(29) а что такое замкнутая система отсчёта?
(31) скорость истекания газов считается относительно ракеты

«»Математический анализ устанавливает, что окончательная скорость, приобретаемая ракетой (при отсутствии тяжести) после взрывания запасов ее горючего, зависит только от двух обстоятельств:

1) от той скорости, с какой вытекают из трубы ракеты газообразные продукты взрывания,

2) от отношения первоначальной массы ракеты к ее окончательной массе, т. е. от отношения массы ракеты до взрывания к массе ее после взрывания.

Ни от каких других причин окончательная скорость не зависит. Это — довольно неожиданный результат. Оказывается, что (в среде без тяжести) продолжительность и порядок взрывания нисколько ни влияют на величину приобретаемой ракетой скорости: „проходит ли горение равномерно или нет, длится ли оно секунды или тысячелетия — это все равно; даже перерывы ничего не значат“ (Циолковский). — Второй замечательный вывод из сказанного тот, что скорость ракеты не обусловливается вовсе, как можно было ожидать, абсолютным количеством взорванных веществ; она зависит лишь от отношения массы этих веществ к массе незаряженной (вернее — разряженной) ракеты. Крошечная ракета, заряженная несколькими килограммами горючего, может приобрести такую же окончательную скорость, как и исполинская ракета, с запасом в сотни или тысячи тонн взрывчатых веществ, — если только окончательная масса ракеты в обоих случаях составляет одинаковую долю первоначальной. «»

я принял эту аксиому 🙂 а вы — как хотите © 🙂

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *