Esta pregunta apareció en mi examen de práctica.
Una nave espacial de masa (barco+combustible) viaja horizontalmente en la atmósfera terrestre, lo que ejerce una fuerza de arrastre . La nave está equipada con un retro-cohete apuntando en la dirección de avance (en la parte delantera de la nave, el propósito es reducir la velocidad de la nave). El retrocohete quema combustible a una velocidad constante. , el escape sale de la tobera a una velocidad u con respecto a la velocidad del cohete. La nave espacial entra en la atmósfera a una velocidad . Resuelve la velocidad con respecto al tiempo.
La respuesta correcta es:
Mi intento:
El trabajo para la solución o cualquier sugerencia sería muy apreciada.
Deje que el cohete viaje con una velocidad
y sea su masa
dónde
y
es la disminución de la velocidad del cohete y la masa que es expulsada respectivamente después de un tiempo
.
El cambio en el momento lineal del sistema de masa del cohete es:
El cambio en la cantidad de movimiento se debe al impulso proporcionado por la fuerza de arrastre que es
De este modo:
Sustituyendo
,
integrando desde
a
y
a
, obtenemos la respuesta requerida