От чего зависит скорость ракеты
Перейти к содержимому

От чего зависит скорость ракеты

  • автор:

Скорость ракеты: все, что вы хотели знать

Космос издавна привлекает жителей Земли, ведь так интересно знать, что находится там, в этом необозримом пространстве?

По мнению великого Циолковского, будущее человечества именно в космосе. Действительно, именно там сокрыты неограниченные возможности человеческого развития.

К счастью, сегодня космическое пространство исследуется и используется очень активно. От ракет, исследующих это пространство, зависит во многом наше общее будущее. Космические корабли передвигаются на огромных скоростях и способны добраться до множества космических тел.

Скорость взлета ракеты

Однозначно ответить на вопрос, какова взлетная скорость ракеты, практически невозможно: к полетам в космос традиционные единицы измерения неприменимы.

Очевидно следующее: грузовые ракеты летают быстрее, чем космические аппараты, применяемые для вывода на орбиту космонавтов. Дело в том, что людей сильно ограничивают перегрузки.

Одной из самых высокоскоростных грузовых ракет является Falcon Heavy – сверхтяжелое воздушное судно.

Подробнее о скорости ракеты

Взлетная скорость ракеты рассчитывается непросто. В частности, поскольку этот показатель напрямую зависит от полезной нагрузки этого космического аппарата. Полупустая ракета взлетает в разы быстрее, чем аппарат с полной нагрузкой.

Однако все ракеты стремятся к единой общей величине – космической скорости. Она бывает:

Первая скорость – необходимая, она позволяет ракете следовать по орбите и не сваливаться на землю. Ее показатель – 7,9 км/сек.

Вторая скорость ракеты требуется, чтобы аппарат вышел за пределы орбиты Земли и проследовал к орбите иного небесного тела.

Третья скорость ракеты требуется, чтобы космический аппарат преодолел притяжение Солнечной системы (СС) и вышел за ее пределы. Такую скорость способны развивать «Вояджеры», 1 и 2. Однако покинуть пределы Солнечной системы им все же еще не удалось. Чтобы достичь облака Оорта – гипотетической сферической области СС, потребуется порядка 30 000 земных лет.

Скорость ракеты для полета на Луну

С какой скоростью должна лететь ракета, чтобы добраться до Луны? Примерно 40 тысяч км/ч, то есть 11,2 км/сек. Попасть на единственный естественный спутник нашей планеты можно, преодолев земное притяжение.

Для выхода на околоземную орбиту аппарат должен разогнаться до 29 000 км/ч, то есть 7,9 км/сек. Орбитальная стартовая скорость ракеты для путешествия на Луну – 29 000 км/ч.

Если корабль разгонится до 40 000 км/ч, притяжение Луны будет сильнее земного. Однако двигатели ракеты должны работать, в противном случае она попросту свалится на поверхность земного спутника и развалится на части. При приближении к небесному телу двигатель гасит набранную скорость, и аппарат благополучно совершает посадку.

Поскольку на Луне воздух отсутствует, на ней можно находиться только в скафандре.

Первым человеком, высадившимся на Луне, был Нил Армстронг, американский астронавт NASA. Знаменательное событие произошло в 1969 году. Благодаря ему человечество познакомилось с лунным грунтом, что позволило в дальнейшем получить более полное представление о Солнечной системе.

Масса Луны в разы меньше земной. Поэтому взлетать с ночного светила намного проще. Ученые полагают, что в будущем человечество обязательно воспользуется этой возможностью. Для вылета на орбиту скорость ракеты составит 6120 км/ч (то есть 1,7 км/сек.).

Путешествие на ракете на Марс

Расстояние от Земли до Марса – порядка 56 000 000 км. Лететь до красной планеты придется 210 дней как минимум. А значит, космический аппарат должен преодолевать 266 666 км за день и разгоняться до 3 км/с (111 111 км/ч).

Следует отметить, что Марс – ближайшая к нам планета, после Венеры, 4-я по счету от Солнца. Теоретически климат Марса делает возможным визит человека. А вот на Венере у нас нет никаких шансов: давление на планете огромное, как и температура. К тому же, там постоянно идут кислотные дожди.

Скорость ракеты и двигатель

Скорость космического аппарата напрямую зависит от двигателя. Ракета летит быстрее, если газы вырываются быстро из сопла мотора. Образующийся при сгорании топлива газ разгоняется до 3 и даже 4 километров в секунду, то есть до 10 800 – 14 400 километров в час.

В ускорителях содержатся ионы и электроны, развивающие скорость, сопоставимую со скоростью света – 300 000 км/сек. Однако эти ускорители в наши дни представляют собой громоздкие конструкции, установка которых на летательных аппаратах пока невозможна.

Тем не менее, на ракетах можно разместить заряженные приборы, скорость истечения особых заряженных частиц у которых равна 100 км/сек. Увы, сила тяги таких двигателей на сегодняшний день слишком мала, поэтому они не могут вывести ракету с кораблем, которая весит огромное количество тонн, на орбиту. Сегодня главная задача разработчиков ионных двигателей для космических аппаратов – приспособить их для путешествий к другим планетам.

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 © 🙂

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».

2. Ракеты

Принцип реактивного движения находит широкое практическое применение в авиации и космонавтике. В космическом пространстве нет среды, с которой тело могло бы взаимодействовать и тем самым изменять направление и модуль своей скорости. Поэтому для космических полётов могут быть использованы только реактивные летательные аппараты, т. е. ракеты.

Кто же придумал ракету?

Ракета была известна давно. Очевидно, она появилась много веков назад на Востоке, возможно, в Древнем Китае — родине пороха. Ракеты (смотри ниже) использовали во время народных празднеств, устраивали фейерверки, зажигали в небе огненные дожди, фонтаны, колеса.

Слайд2.PNG

Древнекитайская ракета:
1 — ствол-направляющая;
2 — пороховой заряд орудия;
3 — пыж;
4 — ракета;
5 — пороховой заряд ракеты.

Ракеты применяли в военном деле. Долгое время ракета была одновременно и оружием, и игрушкой. При Петре I была создана и применялась однофунтовая сигнальная ракета «образца 1717 года» (смотри ниже), остававшаяся на вооружении до конца XIX века. Она поднималась на высоту до одного километра.

русская.png

Некоторые изобретатели предлагали использовать ракету для воздухоплавания. Научившись подниматься на воздушных шарах, люди были беспомощны в воздухе. Первым, кто предложил использовать ракету как средство передвижения, был российский изобретатель, революционер Николай Иванович Кибальчич, осужденный на казнь за покушение на царя.

За десять дней до смерти в Петропавловской крепости он завершил работу над своим изобретением и передал адвокату не просьбу о помиловании или жалобу, а «Проект воздухоплавательного прибора» (чертежи и математические расчеты ракеты). Именно ракета, считал он, откроет человеку путь в небо.

ракета кибальчича.png

Про свой аппарат (смотри выше) он написал: «Если цилиндр поставлен закрытым дном кверху, то при известном давлении газов . цилиндр должен подняться наверх».

Какая же сила применима к воздухоплаванию? — ставит вопрос Н.И. Кибальчич и отвечает. — Такой силой, по моему мнению, является медленно горящие взрывчатые вещества. Применить энергию газов, образующихся при воспламенении взрывчатых веществ к какой-либо продолжительной работе возможно только под тем условием, если та громадная энергия, которая образуется при горении взрывчатых веществ, будет образовываться не сразу, а в течение более или менее продолжительного промежутка времени. Если мы возьмем фунт зернистого пороху, вспыхивающего при зажигании мгновенно, спрессуем его под большим давлением в форму цилиндра, то увидим, что горение не сразу охватит цилиндр, а будет распространяться довольно медленно от одного конца к другому и с определенной скоростью. На этом свойстве прессованного пороха основано устройство боевых ракет.

Изобретатель имеет здесь в виду старинные (первой половины XIX века) ракеты, которые перекидывали 50-килограммовые бомбы на два-три километра при заряде в 20 кг. Н.И. Кибальчич вполне ясно и совершенно правильно представлял себе механизм действия ракеты.

Конструкцию космической ракеты с жидкостным реактивным двигателем впервые предложил в 1903 году русский ученый Константин Эдуардович Циолковский.

Он разработал теорию движения космических ракет и вывел формулу для расчета их скорости.

циолковский 1903.png

циолковский 1914.png

циолковский 1915.png

Рассмотрим вопрос об устройстве и запуске так называемых ракет-носителей, т. е. ракет, предназначенных для вывода в космос искусственных спутников Земли, космических кораблей, автоматических межпланетных станций и других полезных грузов.

конструкция ракеты.png

В любой ракете, независимо от её конструкции, всегда имеется оболочка и топливо с окислителем. Оболочка ракеты включает в себя полезный груз (в данном случае это космический корабль), приборный отсек и двигатель (камера сгорания, насосы и пр.).

Основную массу ракеты составляет топливо с окислителем (окислитель нужен для поддержания горения топлива, поскольку в космосе нет кислорода).

Топливо и окислитель с помощью насосов подаются в камеру сгорания. Топливо, сгорая, превращается в газ высокой температуры и высокого давления, который мощной струёй устремляется наружу через раструб специальной формы, называемый соплом. Назначение сопла состоит в том, чтобы повысить скорость струи.

С какой целью увеличивают скорость выхода струи газа? Дело в том, что от этой скорости зависит скорость ракеты. Это можно показать с помощью закона сохранения импульса.

Для простоты рассуждений будем пока считать, что ракета представляет собой замкнутую систему (т. е. не будем учитывать действие на неё силы земного притяжения).

Поскольку до старта импульс ракеты был равен нулю, то по закону сохранения суммарный импульс движущейся оболочки и выбрасываемого из неё газа тоже должен быть равен нулю. Отсюда следует, что импульс оболочки и направленный противоположно ему импульс струи газа должны быть равны по модулю:

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *