Soy bastante nuevo en física, así que perdónenme si no tengo conocimientos básicos.
Me pregunto cómo funcionan realmente los motores de cohetes. Sé la respuesta de "actio est reactio", pero siento que esta es una explicación muy abstracta y poco clara porque no toca lo que realmente está sucediendo. Aquí está mi problema:
Según tengo entendido, el motor genera una explosión que arroja partículas de gas en una dirección (digamos hacia abajo) y, por lo tanto, crea una fuerza invertida que empuja el cohete en la otra dirección (digamos hacia arriba). Lo que no entiendo es: ¿Cómo interactúan las partículas salientes con el cohete? No necesariamente tocan el cohete, al menos no de una manera que lo haga subir, entonces, ¿cómo es posible que tengan un efecto? Hasta donde yo sé, una fuerza puede actuar a través de
Ahora supongo que las partículas de gas no crean algún tipo de campo de fuerza, por lo que en algún momento tiene que haber un contacto 'significativo'.
Entiendo que matemáticamente la fuerza de las partículas de gas que están saliendo es igual a la fuerza con la que se acelera el cohete, pero me cuesta entender cómo las partículas que ya están saliendo del cohete son la causa de la aceleración.
Mi explicación sería que el cohete está volando por la misma razón que cualquier cosa está 'volando' cerca de una explosión: los explosivos golpean otros objetos y los arrastran con ellos (conservación del impulso). La misma fuerza se aplica en un cohete en todas las paredes del motor, y dado que las partículas pueden escapar "hacia abajo", el único impulso que obtiene el cohete es "arriba" (la izquierda y la derecha se anulan entre sí). Pero también tengo problemas con esa explicación, porque digamos que hacemos que la salida del motor sea realmente larga, digamos unos cientos de metros (experimento mental), y luego la cerramos. ahora eso significa que al principio el efecto sería el mismo, el cohete sube, pero una vez que la explosión golpea el otro extremo del motor, el cohete será 'arrastrado' hacia atrás nuevamente. me parece extraño
por favor ayudame a resolver este problema. ¡gracias!
"La misma fuerza se aplica en un cohete en todas las paredes del motor, y dado que las partículas pueden escapar "abajo", el único impulso que obtiene el cohete es "arriba"
Eso es todo: las moléculas de gas chocan con las paredes de la cámara de combustión, pero hay un agujero en una pared, ¡así que la fuerza en esa pared es menor!
La fuerza neta sobre el cohete es igual y opuesta al impulso por unidad de tiempo de las moléculas que escapan, ¡ya que estas no golpean la pared con el agujero!
"Digamos que hacemos que la salida del motor sea realmente larga, digamos unos cientos de metros (experimento mental), y luego lo cerramos. Eso significa que al principio el efecto sería el mismo, el cohete sube".
Sí.
"pero una vez que la explosión golpea el otro extremo del motor, el cohete será 'arrastrado' de nuevo".
No, pero dejará de acelerar.
Aquí hay otra forma de pensar en este problema que podría ayudar:
Imagina que estás sentado en una patineta con un cañón en tu regazo. Este es un cañón especial, que consta únicamente de un tubo corto cerrado en un extremo. Dentro del tubo hay una bola de bolos que se mantiene firmemente en su posición contra un resorte comprimido que se encuentra entre la bola y el extremo cerrado. un mecanismo de activación mantiene el sistema en su estado "armado".
apuntas el cañón lejos de ti horizontalmente, pones los pies en la patineta y aprietas el gatillo.
El resorte comienza a expandirse violentamente, empujando la bola de bolos hacia atrás fuera del tubo a gran velocidad. Pero también está empujando con la misma fuerza el extremo cerrado del tubo, que retrocede y te patea justo en el pecho y, por lo tanto, te empuja en la dirección opuesta a la que tomó la bola de boliche.
¿ Cómo interactúan las partículas salientes con el cohete? No necesariamente tocan el cohete, al menos no de una manera que lo haga subir, entonces, ¿cómo es posible que tengan un efecto?
Considere la siguiente situación simple.
Inicialmente la masa
viaja a la misma velocidad que el cilindro hueco que está sellado en el lado izquierdo.
La masa
explota en dos fragmentos de igual masa, uno moviéndose hacia la izquierda y el otro hacia la derecha con velocidad
.
La masa que se mueve hacia la derecha no interactúa con el tubo y lleva consigo la cantidad de movimiento.
y se escapa por el tubo.
La masa que se mueve hacia la izquierda lleva consigo el impulso.
, golpea el final del tubo y rebota con velocidad
ahora teniendo impulso
.
Entonces, el cambio en el momento de esta masa es
.
El cambio de cantidad de movimiento de la masa que se movía hacia la izquierda es igual a menos el cambio de cantidad de movimiento del cilindro, , es decir, al cilindro se le da un impulso hacia la izquierda aumentando así la velocidad de los cilindros hacia la izquierda.
Lo que sucede en un motor de cohete es mucho más complejo que esto y aquí hay un diagrama de la página de Wikipedia Motor de cohete que muestra las fuerzas que actúan sobre la cámara de combustión del cohete a la izquierda y una boquilla (de Laval) a la derecha, las cuales contribuyen a la propulsión hacia adelante de un cohete.
Pero también tengo problemas con esa explicación, porque digamos que hacemos que la salida del motor sea realmente larga, digamos unos cientos de metros (experimento mental), y luego la cerramos. ahora eso significa que al principio el efecto sería el mismo, el cohete sube, pero una vez que la explosión golpea el otro extremo del motor, el cohete será 'arrastrado' hacia atrás nuevamente. me parece extraño
Considere el cilindro cerrado en ambos extremos y la "explosión" que ocurre cerca de la pared de la izquierda.
La masa que se mueve hacia la izquierda transfiere impulso al cilindro, que ahora se mueve más rápido hacia la izquierda.
Luego, la masa que inicialmente se movía hacia la derecha rebota en el extremo derecho del cilindro y reduce su velocidad a la que tenía originalmente.
Luego, la masa que originalmente se movía hacia la izquierda y ahora se mueve hacia la derecha golpea el extremo derecho del cilindro y el cilindro ahora se mueve hacia la derecha.
etc.
BillDOe
Felipe Murry
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PM 2 Anillo
Felipe Murry
Salomón lento