Если объект движется в вакууме, то будет ли возрастать его скорость при каждом включении реактивной тяги относительно скорости движения до включения?

Спрашивает
Sergey B.
#реактивный двигатель
+1
#физика
12 февраля
89 231
Сложный вопрос

Да, будет — но, конечно, при условии, что двигатель направлен соплом назад. Другое дело, что набрать так бесконечно большую скорость не получится, даже если ваш двигатель невероятно эффективен. У скорости реактивного аппарата (ракеты) в вакууме есть два ограничения, одно теоретическое и одно практическое. Теоретическое — это скорость света: по мере приближения к ней каждое включение двигателя будет давать всё более малый прирост скорости: это следует из специальной теории относительности (СТО).

Для ракет, разумеется, этот постулат СТО никто не проверял, но зато на отдельных протонах или отдельных атомных ядрах этот эффект хорошо заметен: в ускорителях элементарные частицы движутся с околосветовыми скоростями и приращение энергии частиц уже не описывается классической школьной формулой mv2/2.

Но на практике ограничение для скорости ракеты обусловлено не конечностью скорости света, а формулой Циолковского. Она устанавливает связь между тем, какую вы набираете скорость, и тем, сколько вам потребуется топлива в том случае, если ваш двигатель дает ту или иную скорость истечения газов/плазмы/чего угодно еще. Количество топлива растет не пропорционально достигаемой скорости — то есть не «для разгона до 5 км/с потребуется в пять раз больше, чем на разгон до 1 км/с», а экспоненциально. То есть конечная скорость стоит в показателе степени, и поэтому хотя бы для выхода на третью космическую скорость, всего в 30 км/с, ракета с обычным двигателем должна иметь запас топлива примерно в две тысячи (!) раз больше собственной массы (без топлива).

А если нам нужна скорость в… ну, положим, 1% от скорости света, то есть 3000 км/с — то в ракету надо взять топлива примерно в 6*10325 степени раз больше, чем ее масса. Нет, это не опечатка, именно 10-в-триста двадцать пятой (!!) степени. Это невероятно много; для сравнения, масса всей наблюдаемой Вселенной, выраженная в массах протона (!), составит «всего лишь» около 10 в восьмидесятой степени. Понятно, что построить такую ракету принципиально невозможно, увы!

Из этого следует, что прибавлять скорость раз за разом позволит уже не простой ракетный двигатель, а что-то иное. Скажем, какой-нибудь электроракетный, выбрасывающий не струю раскаленных газов, а пучок ионов. Или же вовсе стоит отказаться от ракетной тяги в пользу солнечного паруса — тому вообще не нужно топлива. Существуют расчеты, показывающие возможность создания в ближайшем будущем (с нынешними технологиями, без всяких супертонких и суперпрочных пленок) аппарата, который под солнечным парусом сможет уйти от Солнца, преодолевая в год порядка 20 астрономических единиц. 1 а.е., напомним, равна радиусу земной орбиты, то есть такой аппарат долетит за год до Урана. Это очень, очень хороший результат; «Вояджер» до Урана добирался 8,5 лет — и то только благодаря крайне удачному расположению планет, позволившему совершить ряд гравитационных маневров с дополнительным набором скорости.

Комментарии

84 Комментариев

Илья Ялин
22.02.2023
-
0
+
Ну доберёмся до альфы Центавра и что дальше? Разве мы будем от этого счастливы? Нет! Не будем! Поэтому не интересно. А счастье 😃 вокруг нас и так близко!
    -
    0
    +
    « И за каким чертом он таскается в Панаму, на Мартинику и Таити? Настоящий художник найдет натуру и в Париже – дело не в экзотической мишуре, а в том, что у тебя в душе». Камиль Писсарро о Поле Гогене. "Лучше гор могут быть только горы, На которых еще не бывал" (В. Высоцкий)
кук куков
19.02.2023
-
0
+
Прямой вопрос - прямой ответ да, а скорость света и тд главное ограничение увеличение его массы с увеличением скорости в итоге никакого движка не хватит двигать предмет огромной массой а поо вопрос скафандр в пример он двигается медленно включается маневровый и он чуть быстрее начинает движение . И еще все это капец как гипотетически . Ваакума то нет )
"1 а.е., напомним, равна радиусу земной орбиты" Чего???:)
DominatorRa
18.02.2023
-
0
+
"третью космическую скорость, всего в 30 км/с" - не 30, 16.65.
-
-1
+
Успокойтесь. Я уже всё придумал. Для перемещения в пространстве времени не ракетный двигатель нужно, а совсем другой принцип. Нужно менять частоту вибрации материи корабля. Это изменение сразу переносит объект в пространстве времени.Для изменения вибрации нужно запустить процесс резонанса твёрдой материи. Сначала раскачать атомы, заставить их вибрировать, менять их структуру под внешним воздействием и после менять частоты. В этом помогут кристаллы.
    Иван Дякин
    17.02.2023
    -
    2
    +
    "В этом помогут кристаллы". Кристаллы Сваровски подойдут? Если подойдут, то подождëм. А пока ждем, отсыпь мне тоже, че ты там куришь
    Ринат 1
    17.02.2023
    -
    0
    +
    Ясинский?
    VlaTu Mat
    17.02.2023
    -
    0
    +
    Покупайте кристалы у меня . Кристалы типа пряности. 100 у.е. за пол. Кило.
    Теория конечно выглядит как бред, но что то в этом есть... Вибрации знали ещё майя, шумеры и египтяне в их пирамидах зафиксировали что вибрации совпадают и могут быть связанны между собой , в христианстве церкви(при некоторых молебнах) вибрации купола совпадают с вибраций земли... Но опять же заставив вибрировать атомы всего корабля, в том числе и экипажа, можно натолкнуться на распад на атомы, это тема пока что так и остаётся фантасмагорией как и телепортация
    +
      ещё комментарии
      -
      -1
      +
      Скажу вам ещё более страшную вещь - я занимаюсь эриксоновским гипнозом и вывожу тонкую копию клиентов из твёрдого физического тела в тонкий мир. И там полно и инопланетян и корабли космические и разные миры энергии. Были даже в городе учёных Шамбале, где хранятся все секреты. Это всё присутствует на тонком плане.
        -
        -1
        +
        А по поводу вибраций - многие здесь не совсем образованные. А были бы оными, то знали бы ещё об одной таблице элементов, где каждый атом вещества представляет из себя стоячую волну пузырь сферу. И разница между элементами заключается в разности вибраций. И переход от одного элемента к другому происходит в изменении частоты. Так работает алхимия.
-
1
+
Сидел читал, и мне в мозг пришла мысль, что возможно разогнать аппарат без использования энергии до скорости 600км/с. Ведь для разгона данной скорости достаточно лишь остановиться, осталось лишь придумать как 😔
По альтернативной противоположно-симметричной теории относительности http://vk.com/realrelativity относительная скорость ракеты (или частиц) может быть даже больше бесконечности,а её относительное ускорение увеличивается со временем,так что есть надежда. Исправлена неправильная официальная "релятивистская формулаЦиолковского" (вместо c/u должно стоять в википедии √[(c/u)²-1] ) , и выведена новая v/c=tan[[log( m0 /m)]/√[(c/u)²+1]].
-
0
+
А ничего, что астрономическая единица это расстояние от Земли до Солнца? Автор явно компетентный.
    Ванечка
    15.02.2023
    -
    0
    +
    расстояние от Земли до Солнца
    А чему по вашему равен "радиус земной орбиты" о котором говорит автор? 😀 Нет, правда интересно, какова ваша версия.
Mikhail Romanov
15.02.2023
-
8
+
Мне такие разговоры напоминают разговоры начала 18 века, когда на серьезных щах, учёные мужи обсуждали о невозможности превысить скорость 80 км в час. И о том сколько лошадей понадобится добавить к карете что бы такой скорости достичь. И да - там тоже чем ближе к 50-ти например, - тем больше лошадей надо добавлять для увеличения скорости ещё на км ;) . Полное отсутствие воображения удручает. Неужели не понятно, что для перемещения на межзвездные расстояния надо выходить за рамки такого понятия как скорость. Это либо прокол в пространстве будет, либо его сворачивание либо телепортация. Либо ещё какой то эффект, сейчас неизвестный науке
-
-1
+
Никто ни куда не полетит, удел человечества загнить на Земле. Так было уже раз пять или шесть, и снова доладом. Человек мерзкая ох..шая тварь, самое отвратительное создание природы, оно должно быть стёрто с лица земли, там где оно исчезает природа расцветает и процветает жизнь. Чернобыль тому пример.
Georg Geiersdorf
14.02.2023
-
0
+
Всё это уму не постижимо. Был же раньше простой способ полётов: Баба - Яга в ступе, в крайнем случае на метле 😀
Михаил
14.02.2023
-
2
+
абсолютно безграмотная статья 1. это что за такая "классическая" школьная формула m(v^2)*2/2 (комментарий не позволяет сохранить оригинальное форматирование)? Я знаю только похожую формулу кинетической энергии m(v^2)/2. 2. "Ракетная" тяга это что такое? Может быть все-таки реактивная? 3. Если уж заговорили про СТО и бесконечные ускорения, где самая главная причина невозможности бесконечно увеличивать скорость? При увеличении скорости экспоненциально растет масса тела, примерно от 30% скорости света уже заметный рост массы, при 100% масса бесконечная.
Anhel Amigo
13.02.2023
-
0
+
Нет небудет так как скорость пропорционально не возрастает при воздействии с окружающей средой в данном случае вакума. Но при барьерном ускорении возможно осуществить разгон привышаюший наминальный выпуск.
balyk lakga
13.02.2023
-
1
+
1 а.е не может быть равна радиусу земли. Поправьте.
Vadim Petryaev
13.02.2023
-
0
+
Вопрос исключительно в скорости истечения рабочего тела. Теоретически, даже один протон можно разогнать до сколь угодно большого импульса.
-
-2
+
Вакуум необходим для сжатия времени и пространства. В один момент ты сможешь оказаться на другом конце галактики. Просто надо научиться концентрироваться.
Mezahir Haciyev
13.02.2023
-
4
+
Нельзя ли разогнать ракету, воспользовавшись вращением нашей галактики (млечного пути) со скоростью 240 км/с?
    Eugene Malkov
    13.02.2023
    -
    4
    +
    Легко, нужно всего лишь долететь до чёрной дыры в центре галактики, совершить возле неё гравитационный маневр и направиться на какую-нибудь Альфу-Центавру. А если серьёзно, то не только Солнце вращается вокруг центра Галактики со скоростью 240 км/с, но и окружающие звезды тоже.
    +
      ещё комментарии
      Денис Н
      14.02.2023
      -
      0
      +
      любой объект в солнечной системе (в том числе человек), имеет скорость 240 км/с относительно центра галактики и 600 км/с относительно "общего фона" (600 км/с - скорость движения галактики в пространстве) можно ещё пофантазировать и добавить сюда скорость расширения вселенной
      Mezahir Haciyev
      14.02.2023
      -
      0
      +
      А в космонавтики с самого начала пользуются этим принципом. Ракеты стартуют не обратно,а по направлении вращения земли вокруг своей оси. И стартовая площадка чем ближе к экватору, тем больше ускорения за счёт вращения земли.
Скорость будет возрастать ровно до тех пор, пока не сравняется со скоростью исходящих их сопла газов
    -
    0
    +
    Нет, не так. Исходя из закона сохранения импульса скорость ракеты будет зависить не только от скорости истечения газов, но и от соотношения масс ракеты и истекаемых газов.
    +
      ещё комментарии
      Поскольку не говорится о сопротивлении межзвездного газа, ничто не мешает ракете набрать ту же скорость, что и скорость реактивной струи.
        Ракета может лететь и медленнее скорости истечения, и быстрее. И то и другое в разы. Скорость полёта ракеты, равная скорости истечения, ничем не примечательна. Обычно она набирается в реальных пусках в начале или середине работы второй ступени, на высотах 70 - 100 км, смотря что за ракета.
        -
        1
        +
        Все обуславливается простой формулой: скорость ракеты будет равна квадратному корню из отношения произведения массы истекающих газов на квадрат скорости истечения газов к массе ракеты. То есть для увеличения скорости ракеты надо либо увеличить массу истекающих газов, либо их скорость, либо уменьшать массу ракеты. Как видно самое выгодное - увеличивать скорость истечения газов.
    -
    0
    +
    Не... топливо в баках тоже скорость набирает вместе с ракетой.
    +
      ещё комментарии
    -
    1
    +
    Для того чтоб понять всю ошибочность данного суждения, достаточно лишь взглянуть на скорость истечния газов из сопла любой ракеты это плюс минус 3 км в сек у шатла с его водородным двигателем 4 с копейками При том что первая космическая скорость для выхода ракеты на орбиту 8 км сек.
    +
      ещё комментарии
Zhe Sh
12.02.2023
-
0
+
Вопрос либо предельно элементарный, либо это ловушка)
-
4
+
Попадались проекты "вечных" прямоточных двигателей, работающих за счет сбора межзвездного газа и использования части его в термоядерной энергетической установке для разгона другой части собранного газа в ионном двигателе... ))
    -
    4
    +
    Придумка интересная, придумать бы теперь, откуда столько межзвёздного газа накопать))
    +
      ещё комментарии
      Так ведь смотря с какой скоростью лететь. Чем выше скорость - тем выше больше газа будет в него попадать.
        Angela Davis
        12.02.2023
        -
        1
        +
        Межзвездный газ имеет низкую плотность, его недостаточно для того, чтобы разогнаться до скоростей, близких к скорости света, и даже части этой скорости
        -
        2
        +
        Увы, даже если разогнать с помощью традиционных способов такой двигатель до скорости 20 000 км/сек. то за секунду через сечение его газозаборника будет проходить на 7-8 порядков меньше атомов газа, чем через него прошло бы на поверхности земли на скорости в 1 см/сек., так как плотность межзвездного газа 1000 атомов на кубический сантиметр, а в атмосфере земли в 1 кубике 2,7*10^19 молекул... То есть входной раструб навскидку должен будет иметь размер на 10-12 порядков больший, чем сечение сопла...
      Ларри Нивен все баловался таким выдумками. Он писал про конусообразную магнитную ловушку в тысячи миль в поперечнике для сбора межзвёздного водорода. Выше скорость => больше водорода => больше скорость итд.
      Я расчитывал диаметр рупора у ракеты захватывающий межзвездный газ исходя из плотности газа и скорости набегания на него, то получалось примерно если рупор 5000км!!! диаметром то в секунду собиралось 5 грам вещества на скорости вроде 50 км/сек. Пишу примерно, так как считал давно и выкладывал на ixbt в теме про ялерный буксир Зевс
      -
      0
      +
      Космическим пылесосом))
    Интересно конечно порассуждать над тем, из чего состоит эта самая материя, и какой именно межзвездных газ там есть.... Ведь может быть и так что атомы межзвездного пространства состоят из более мелких частиц, или же вообще отдельных квантов генерируемые чёрными дырами...
    -
    0
    +
    Чтобы разогнаться до 3000 км/с на таком даже уберэффективном двигателе, он должен мочь собирать эти частицы на скорости 3000 км/с и при этом выплевывать их так, чтобы ускоряться

Есть что спросить?

Вы можете получить ответ на вопрос по любой теме от экспертов нашей редакции, хорошо разбирающихся в этой теме.

Задать вопрос

Похожие вопросы

Гравитация – это сила? Если да, то как она передается?
Спрашивает
Andrey Parshikov
#механика
+2
#теория относительности
#физика
23 апреля
32 839
Сложный вопрос
50

Это — сила! Но смотря где. В ньютоновской механике — безусловно, сила. В классической теоретической...Читать далее

Она остается неподвижной относительно плоскости вращения ротора, если речь о механическом гироскопе. А...Читать далее

Как появилась теория Большого взрыва и что было до этого?
#астрономия
+2
#Мироздание
#физика
2 апреля
50 543
Простой вопрос
3

В начале XX века Вселенную было принято считать вечной и в целом неизменной. Конец этому представлению...Читать далее

Можно ли постукиванием по банке остановить извержение пены?
Спрашивает
Модест Измайлов
#гидродинамика
+2
#пиво
#физика
31 марта
52 660
Простой вопрос
6

На этот вопрос мы решили ответить в пятницу, разумеется — именно в тот день, когда этот ответ точно...Читать далее

Подтвердить?
Подтвердить?
Не получилось опубликовать!

Вы попытались написать запрещенную фразу или вас забанили за частые нарушения.

Понятно
Жалоба отправлена

Мы обязательно проверим комментарий и
при необходимости примем меры.

Спасибо
Аккаунт заблокирован!

Из-за нарушений правил сайта на ваш аккаунт были наложены ограничения. Если это ошибка, напишите нам.

Понятно
Что-то пошло не так!

Наши фильтры обнаружили в ваших действиях признаки накрутки. Отдохните немного и вернитесь к нам позже.

Понятно
Лучшие материалы
Войти
Регистрируясь, вы соглашаетесь с правилами использования сайта и даете согласие на обработку персональных данных.
Ваша заявка получена

Мы скоро изучим заявку и свяжемся с Вами по указанной почте в случае положительного исхода. Спасибо за интерес к проекту.

Понятно
Ваше сообщение получено

Мы скоро прочитаем его и свяжемся с Вами по указанной почте. Спасибо за интерес к проекту.

Понятно