Сила тяги ракетного двигателя 660 Н, масса 30 кг. Как найти ускорение?
Сила тяги ракетного двигателя первой ракеты на жидком топливе равнялась 660 Н, масса ракеты 30 кг. Какое ускорение приобретает ракета во время старта?
Ответы (3):
Не интересная задача. Банальная.
Расчёт примитивный. Всего один закон и две формулы
F1 = ma и F2=mg; отсюда а = (F1 - F2) / m; (силы отнимаем, поскольку они ортогональные и имеют разный вектор)
А вот какое будет реальное ускорение - ещё зависит и от точки старта (на меридиане Земли).
На полюсе оно будет меньшим, нежели на экваторе. Поскольку g не константа, как учат в школе. Так же надо очень серьёзно учитывать фактор атмосферы и её плотность. (Так называемое аэродинамическое торможение).
Другой вопрос, из какого небесного тела стартует ракета? Если с Земли, произведя приблизительные расчёты - стартовая скорость на экваторе = ( 600 - 30* 9,81 ) / 30 = 10,19 м/с^2. Для Луны - совсем другая, приблизительно 60,5 м/с^2.
Более интересная задача, какой прирост скорости получит ракета на заданном количестве топлива и движке с постоянной силой тяги. (так называемое дельта V). Ведь топливо используется, масса ракеты уменьшается, а сила и ускорения возрастают, поскольку зависят от массы.
Извините, прошу не оценивать этот ответ. Есть, по крайней мере была, хорошая игра Kerbal Space Program (или KSP), где играющему из модулей (топливные баки разного топлива, двигателей разных мощностей и другого модульного оборудования) нужно развить космическую программу планеты Кербал. Вся физика в игре учтена (только для стартовой планеты гравитация при размерах Земли в 4 раза меньше). Я сам был в шоке, когда мой родственник (семи лет от роду) играя в эту игру, оперировал такими понятиями как TWR, дельта V, апогей и перигей (с его слов, потому попрошу не придираться, ведь всё-таки не с Землёй действия происходит), манёвр для стыковки на орбите и т. д. В игре так же неплохо реализовано аэродинамическое торможение и "гравитационная праща". Кто не пробовал, и есть желание поиграть "с включённым мозгом" - попробуйте. Думаю, не пожалеете. (ЭТО НЕ РЕКЛАМА).
И да, учебник по "небесной механике" вам в помощь.
Из основ физики известно, что второй закон Ньютона гласит:
F=m*a, где F - сила в [Н]=[кг*м/сек в кв]; m - масса в [кг]; a - ускорение в [м/сек в кв].
Из этой формулы выводим выражение для ускорения a=F/m=660[кг*м/сек в кв]/30 [кг]=22[м/сек в кв]
Ответ: ракета приобретёт ускорение во время старта равное 22[м/сек в кв]