Conservación del impulso, cohete

Cuando analizamos un cohete utilizando la conservación del momento, ignoramos la gravedad y la resistencia del aire. Luego consideramos la tasa de consumo de combustible o la tasa de escape y, al aplicar la ley de conservación del impulso, encontramos esta ecuación: R V = METRO a , dónde R es la tasa de masa de consumo de combustible, V es la velocidad del cohete wrt de escape.

Entonces, mi pregunta es la siguiente: ¿Se considera aquí la tasa de masa solo para esa masa que contribuye únicamente a la velocidad del cohete y no a vencer la gravedad y la resistencia del aire? (Porque se desprecian, para aplicar la conservación de la cantidad de movimiento, por lo que el sistema queda aislado).

También subí una captura de pantalla de la derivación de la ecuación anterior de Halliday, Resnick, Walker - fundamentos de la física:

Sistemas con masa variable: un cohete

-1. El texto que proporciona establece explícitamente en la primera oración de "Encontrar la aceleración" que el cohete acelera (s) a través del espacio profundo sin fuerzas de arrastre gravitacionales o atmosféricas que actúen sobre él . Entonces su pregunta parece ser respondida por el libro de texto.

Respuestas (3)

Lo importante a tener en cuenta es que en la derivación de la ecuación del cohete se ha definido un sistema como el cohete, su combustible y los productos de combustión.
El sistema tiene una masa constante pero parte de la masa del sistema comienza siendo combustible y termina como productos de combustión.

La velocidad a la que el combustible se convierte en productos de combustión es d METRO d t .
Es ese proceso el que acelera el cohete hacia adelante y el combustible como productos de combustión hacia atrás.

La derivación utiliza la segunda ley de Newton: suma de la fuerza externa que actúa sobre el sistema = tasa de cambio de la cantidad de movimiento del sistema.

En la derivación que ha demostrado, no hay fuerza externa y, por lo tanto, la tasa de cambio de impulso del sistema es cero, aunque partes del sistema cambian su velocidad, F mi X t mi r norte a yo = 0 = Δ pag Δ t .
De esto puedes obtener una ecuación para la aceleración del cohete.

Esta es probablemente la cosa más difícil de comprender, pero de alguna manera no es diferente del ejemplo de un arma con una bala dentro que comienza desde el reposo (momento inicial = 0) y luego cuando se dispara el arma si no hay fuerzas externas. el arma y la bala se mueven en direcciones opuestas y el impulso final del arma y la bala sigue siendo cero.

Si hay fuerzas externas, todo lo que debe hacer es agregarlas al lado izquierdo de la ecuación. F mi X t mi r norte a yo = 0 = Δ pag Δ t y resolverlo según corresponda.
Como señaló, esas fuerzas podrían ser el peso del cohete y/o el arrastre viscoso del cohete.
Esto es lo que probablemente se hará en las próximas páginas de su libro de texto y encontrará que manteniendo la misma tasa de conversión de combustible a productos de combustión resultará en una menor aceleración del cohete.

Están ignorando el aire y la resistencia. Esto significa que no se tiene en cuenta en los cálculos en absoluto.

No se requiere fuerza para vencer el arrastre y la gravedad si no se consideraron al formar las relaciones. Esto significa que en un escenario real, esa velocidad o tasa de consumo de combustible tendría que aumentar para obtener la misma aceleración que en este escenario ideal (si el escenario real tuviera gravedad y resistencia, su edición muestra que están hablando del espacio profundo, donde los efectos de cualquiera sería insignificante).

Entonces mi pregunta es la siguiente; ¿Se considera aquí la tasa de masa solo para la masa que contribuye únicamente a la velocidad del cohete y no a vencer la gravedad y la resistencia del aire?

La respuesta es sí, ya que el sistema está cerrado y aislado. Se vuelve más complicado cuando se tiene en cuenta la resistencia del aire y la fuerza gravitacional que actúa sobre el cohete desde la tierra.

Esta simplificación se considera solo para cohetes en el vacío (un ideal teórico).

Por cierto, tengo la octava edición de "Fundamentos de física" y he leído la derivación en mi libro. Parece que tienes una versión posterior del libro, pero las derivaciones parecen bastante idénticas.

Sí, la captura de pantalla es de la 9.ª edición, pero también tengo un libro de la 10.ª edición. Y la derivación es la misma en todos ellos, porque supongo que es algo bastante elemental. ¡Creo que difieren en algunas preguntas y ejemplos de problemas!
Y sí hay cambios en los capítulos de física cuántica, ley de Gauss y potencial eléctrico.
Sí, pensé que habría. Para la parte de física cuántica, compré la 'edición extendida' solo para ver esa sección :-(
En los capítulos cuánticos, la discusión sobre la ecuación de Schrödinger se amplía e incluye la reflexión de las ondas de materia a partir del potencial escalonado. ¡Y también se agrega un módulo de radiación de cuerpo negro de Planck!