Dos cohetes, A y B, están inicialmente muy juntos y en el mismo eje pero mirando en direcciones opuestas.

Supongamos que tenemos dos cohetes, A y B, y que inicialmente están muy juntos y en el mismo eje pero mirando en direcciones opuestas. Sus masas son metro A y metro B respectivamente, excluyendo el combustible. El cohete A tiene combustible de masa total METRO que es expulsado por la parte trasera a una velocidad tu 0 . El cohete B no tiene combustible. Los gases de escape del Rocket A son recogidos por el Rocket B sin pérdidas. Ambos cohetes están inicialmente en reposo en el espacio y no se ven afectados significativamente por la gravedad o la fricción. ¿Cómo obtendríamos una expresión para la velocidad del cohete B?

Estoy tratando de derivar una "ecuación de cohete" para el cohete B, mientras que en el marco de reposo del cohete A simplemente considerando el cambio en el impulso, sin embargo, esto no parece conducir a ninguna parte. ¿Alguna idea?

Si el cohete B recoge todo el combustible del cohete A, entonces su cambio en la cantidad de movimiento es igual a la cantidad de movimiento de ese combustible. Eso debería decirte todo lo que necesitas saber sobre cómo se mueve el cohete B.
Sí, pero ¿considero un cambio en el impulso? d metro tu 0 o lo modelo como un gran trozo de combustible METRO ?
Eso depende de si quieres saber solo la velocidad final de B, o si quieres saber v B ( t )

Respuestas (2)

Método señalado por Sid :

Por la Ley de Conservación de la Energía: El impulso inicial del eyección es igual al impulso final del combustible y el cohete combinados. esa masa sera METRO + metro b y tendrá una velocidad común.

Puede tomar la velocidad final de la masa combinada de combustible y el cohete como v . Entonces:

pag F tu mi yo = v ( metro b + METRO )
METRO tu 0 = v ( metro b + METRO )
v = METRO tu 0 metro b + METRO

Este método señalado por Sid es un método muy útil en los casos en que toda la masa se transfiere al cuerpo instantáneamente.

Sin embargo, consideremos un caso un poco más complicado, que es exactamente la razón por la que estoy escribiendo esta respuesta: supongamos que la masa expulsada ingresa a B con una velocidad de α k gramo s 1 Ahora, ¿cómo encontramos la velocidad del cohete en un momento en que parte de la masa de combustible se transfiere al cohete mientras aún queda algo? En primer lugar, la velocidad en este caso será variable y, por lo tanto, una función del tiempo. Consideremos que queremos calcular la velocidad en un instante de tiempo. t .Sea la velocidad en este instante v b .Ahora, en este tiempo, la masa total de combustible que ha entrado en B es α t .Esta masa inicialmente tenía una velocidad tu 0 pero después de entrar en B tiene velocidad común v b . Entonces, el momento final de esta masa de combustible y cohete es: ( α t + metro b ) v b .

Momento final del cohete + combustible = momento inicial del cohete + combustible (por la ley de conservación del momento) .... 1

Entonces

Momento inicial del cohete = 0 (ya que la velocidad es 0)

Momento inicial de combustible = α t tu 0

Momento inicial del cohete + sistema de combustible = 0 + α t tu 0 = α t tu 0

El momento final de esta masa de combustible y cohete es: ( α t + metro b ) v b .

de 1 arriba:

α t tu 0 = ( α t + metro b ) v b
v b = α t tu 0 α t + metro b

cual es mi respuesta

α t = METRO después de que toda la masa ha sido transferida, por lo que sale de nuevo a METRO tu 0 METRO + metro b . Sin embargo, ha señalado correctamente que mi respuesta es una simplificación excesiva, por lo que le agradezco.
Sí, creo que este método es correcto y mucho más simple. Estaba pensando en cómo una pequeña masa d metro impartiría impulso al cohete más grande. Entonces terminaríamos con una expresión d METRO a tu 0 + METRO b V b = ( METRO b + d METRO a ) ( V b + d V b ) , y luego reorganizar para encontrar la ecuación de la velocidad, que creo que todavía me lleva a la respuesta, aunque un poco más complicada.
Me alegro de que te haya ayudado

La ley de conservación de la cantidad de movimiento se aplicaría aquí, como habrás adivinado. Entonces, el impulso inicial del eyección será igual al impulso final del combustible y el cohete combinados. esa masa sera METRO + metro b y tendrá una velocidad común.

Como señala Möbius, la masa de combustible depende del tiempo que los cohetes se mantienen en proximidad. Pero podemos averiguar la velocidad final .

Puede tomar la velocidad final de la masa combinada de combustible y el cohete como v . Entonces:

pag F tu mi yo = v ( metro b + METRO )
METRO tu 0 = v ( metro b + METRO )
v = METRO tu 0 metro b + METRO

Avíseme si algo no está claro o si he entendido mal su pregunta.