Парадокс ракетного двигателя. Удивительная физика!

легко ! ща нарисую..

вспомнил что шарик кругленький

Это сообщение отредактировал Горох - 16.02.2019 - 22:17

Рагозина надо на бочку с порохом ,пущай полетает!

Кинетическая энергия зависит от скорости в квадратичной зависимости. P=mV2/2

Читаю комментарии и вижу, что большинство так и не поняли в чем заключается парадокс. Есть и такие, которые говорят что на торможение и разворот ракеты будет потрачено больше топлива. Но физика на то и физика, чтобы рассматривать такие эффекты пренебрегая многим. Используя этот эффект, инженеры расчитывают орбиты спутников и своевременную работу корректирующих двигателей. Нельзя просто взять и отправить аппарат к спутникам сатурна. Нужно выжидать определенную их позицию, для экономии топлива летательного аппарата. Однако я бы этот эффект объяснил иначе. Давайте представим не ракету, а два автомобиля, которые спускаются с холма и поднимаются на другой холм. Оба одинаковой мощности и с одинаковыми энергоресурсами. И вот в нижней точке они оба запускают двигатель. Одно но, один автомобиль бензиновый, а другой элекрический. Оба автомобиля проедут одинаковое расстояние по прямой. Но в этом случае, когда они скатываются с холма и запускают двигатель внизу, бензиновый автомобиль проедет дальше. Дело в том, что кинетическая энергия у обоих авто хоть и одинаковая внизу. То на подъеме для бензинового авто её останется немного больше, потому что он начинает терять свою массу сжигая топливо внизу. Электрический же авто массу не теряет.

Но глобально поднять КПД на уменьшении массы не удастся.

Ну смотря что под этим подразумевать. 90% массы ракеты это топливо. Топливо очень дорогое и каждая тонна топлива это куча денег. Именно поэтому старт с мыса Канаверал самый дешёвый. А старт с Байконура дешевле чем старт с Плесецка.

То что вы описали к эффекту Оберта отношение не имеет. Более того этот эффект распространяется только на РЕАКТИВНЫЕ ДВИГАТЕЛИ. Т.е. двигатели в которых движение вперёд осуществляется за счёт отбрасываемой массы назад. В автомобилях же никакой массы назад не отбрасывается.

Так вот эффект заключается в повышении КПД который нас интересует (потому как КПД мжно рассматривать к любому выбранному процессу), а именно увеличение скорости массы которая толкается вперёд (ракеты), а не массы которая отбрасывается назад (раскалённые газы).

Это сообщение отредактировал develоper - 17.02.2019 - 11:03

Вся красота этого парадокса проявляется в следующем случае. Предположим вы на ракете неподалёку от черной дыры. Дыра медленно но верно притягивает к себе. Топлива впритык. Тот, кто развернет ракету в противоположную сторону от черной дыры и стартанет возможно потерпит неудачу. Тот же кто даст притянуть себя поближе и стартанет в сторону черной дыры будет иметь больше шансов проскочить её мимо.

То что я описал имеет отношение к закону сохранения энергии. В данном случае рассматривается кинетическая энергия равная для двух автомобилей. Но случай с ракетой имеет такой же принцип. Реактивная тяга подразумевает потерю массы.

А я не зря написал про выбранный принцип определения КПД. Потому как с определённой скорости химическая энергия топлива становится меньше приобретённой кинетической энергией ракеты и вроде как КПД > 100% - этои есть эффект (парадокс) Оберта.

Но если сравнивать всё КПД в целом - а именно кинетическую энергию массы топлива - то КПД не выходит за 100% и закон сохранения энергии не нарушается.

Это как в тепловых насосах (кондиционерах) - на затрачиваемую 100% электроэнергию вырабатывается 300-400% тепла. Тоже вроде нарушение закона сохранения. Но в реале лишнее тепло мы забираем у улицы.


И да, что то мне подсказывает что масса топлива которая была разогнана с горы, а потом мы его не отбрасываем назад, а как бы просто выливаем. То такой автомобиль с потерей массы проедет меньше вперёд, чем тот который массу не терял (грубо говоря кинетическую энергию массы топлива которой мы могли воспользоваться - мы просто выкидываем наружу).

Это без условия дальнейшего разгона. Потому как понятно что тяжёлую массу трудней разгонять.

Это сообщение отредактировал develоper - 17.02.2019 - 11:25

Ну это как посмотреть. Предположим что едет поезд и из него выпригивает человек. Если он просто прыгнул с поезда, то поезд теряет часть своей массы а вместе с ней и часть кинетической энергии. Но если человек оттолкнулся от поезда, то он оставляет кусочек кинетической энергии поезду и она прибавляется к оставшейся массе поезда. Отработанные газы автомобиля тоже выталкиваются из двигателя. Конечно если мы развернем выхлопную трубу вперед, то эффект будет обратный. Поэтому сравнение автомобиля имеет место, топливо отдает часть своей кинетической энергии автомобилю.

Масса отработанных газов ничтожна по отношению к авто. Собственно и масса газов ракетного двигателя ничтожна по отношению к ракете

Но если взглянуть на формулу импульса P=MV - то увидим что в ней есть скорость. На этом и играем. Скорость выхлопа газов по современным подсчётам 8000 - 9000 м/c -и это уже играет роль. Я это к тому что скорость выхлопа газов автомобиля настолько мала - что его импульсом можно пренебречь.

Что касается кинетической энергии топлива. Мысленный эксперимент. Вы на коньках держите в руках гирю 20кг. Разгоняетесь и на ходу передаёте гирю другу который стоит на месте. Друг начинает двигаться. Кинетическая энергия гири передаётся другу. Совершается работа.

Вы же утверждаете что выбросив гирю. Друг будет двигаться быстрее. Противоречий не находите?

И да как только вы передали гирю - кто остановится раньше? Друг или вы? Если вы весите одинаково. И допустим гиря выше вашего веса? Может оказаться что меньше проедите вы (надо просто посчитать у кого суммарный импульс будет больше - формулы простые) - что опять же противоречит вашей теории.

Ну вот мы говорим об одном и том же но просто в разных плоскостях. Почему я рссмотрел пример с автомобилем. Потому что в видео парадокс рассматривался с точкт зрения закона сохранения энергии. Вот предположим что у нас две тележки двигаются параллельно и тормозят лишь при помощи силы трения. С одной выбрасывают шарик перпендикулярно траектории движения. Никаких преимуществ она не получила, потому что импульс не изменился. Но вот если мы так же проделаем с автомобилем то тут ещё будет преимущество с потерей массы. Конечно эффект ничтожный. Но если мы рассматриваем именно его, то он присутствует.

тема интересна, но какой-то он нудный...

а по факту - энергию на разгон дает гравитация, а не двигатель делов-то.

Лучше бы рассказал сколько нужно затратить энергии на изменение направления движения

в экспиременте имеем ввиду что скорость старта не нулевая. А равна скорости удара о землю при падении с высоты, и обратна по вектору. Естественно ее в таких условиях не развернешь.