Понимание уравнений ракеты [закрыто]

Я делаю научный проект, в котором я должен объяснить физику путешествия на экзопланету, а также объяснить уравнения ракеты. Я знаю, что полет на экзопланету практически невозможен, но это больше должно быть теоретической частью физики. И моя проблема связана с уравнением ракеты. Пока у меня есть это простое уравнение:

Δ в "=" в е п ⁡ ( М М − м р )

Это должно дать максимальную скорость ракеты при полной массе М и масса топлива м р . Но я немного не уверен, что делать с в е . Я полагаю, что это должно быть гравитационное притяжение, но мне нужно уравнение ракеты для ракеты, которая уже находится в космосе, чтобы мне не нужно было думать о том, чтобы выбраться из земной атмосферы и все такое. Так что я как бы застрял здесь. Я также хотел бы знать, сколько времени потребуется ракете, чтобы добраться до планеты, которая находится на расстоянии 16 световых лет или 1,514 × 10 14 километров.

Я надеюсь в этом есть смысл. Физика не моя сильная сторона, поэтому буду признательна за любую помощь.

** Редактировать **
Хорошо, теперь я думаю, что понял это немного больше. Допустим, у нас есть ракета, которой нужно доставить груз массой 500 кг.

М − м р "=" 500   к г

Но нам все еще нужно получить скорость, близкую к возможной скорости света (конечно, это только теоретически). Итак, если мы скажем 1/8 скорости света, которая составляет около 37000000   м / с или 3,7 ⋅ 10 7   м / с . Теперь, чтобы заставить ракету двигаться с такой скоростью, нам понадобится правильный двигатель. И, согласно предоставленной @BowlOfRed ссылке, наиболее эффективным методом движения космического корабля является ядерная фотонная ракета, скорость истечения которой составляет примерно 2,99 ⋅ 10 8   м / с . Можем ли мы тогда просто добавить к уравнению величину нагрузки и значение скорости выхлопа и определить, насколько большим должен быть топливный двигатель? Я знаю, что делаю что-то не так, так как уравнение дает странное и маленькое число, когда вы находите М . И метод ядерной фотонной ракеты, вероятно, не очень реалистичный метод, но опять же, мой проект в основном теоретический, и я только пытаюсь найти способ, который, теоретически, должен быть возможным для путешествия к экзопланете.

Откуда вы взяли это уравнение? Они объяснили, что в е является?
Это уравнение Циолковского и в е - скорость истечения, т.е. скорость, с которой выхлопные газы уходят в ракетный двигатель.
@JohnRennie так в е рассчитывается исходя из того, насколько велика площадь выхода газа и его скорость?
в е это просто скорость выхлопных газов. Площадь выхлопного патрубка не имеет значения. Или вы спрашиваете о связи между в е и объемный расход?
в е для некоторых реальных (и теоретических) технологий двигателей, упомянутых на en.wikipedia.org/wiki/Spacecraft_propulsion#Table_of_methods
@JohnRennie Нет, почти в е один. Итак, если бы я использовал один из методов, перечисленных в ссылке, предоставленной BowlOfRed, как бы я это сделал? Например, если бы я использовал метод ядерной фотонной ракеты со скоростью истечения 299 , 792   к м / с , могу ли я просто изменить в е на этот номер?
Почему ракеты такие большие? вопрос обсуждает, что в е есть: скорость выхлопа. Искусственные ракеты обычно имеют в е ∼ 4 к м / с .

Ответы (1)

Предполагая, что после прочтения комментариев вы понимаете, что в е это выходная скорость топлива, вам нужно дополнительно понять, что Δ в является. Это изменение скорости космического корабля. Для реальных миссий это не просто максимальная скорость корабля.

Если вы хотите посетить экзопланету и вернуться , вам нужно раздать Δ в на несколько частей пути:

  1. Ускорьтесь, чтобы покинуть Землю
  2. Тормозите, чтобы не пролететь мимо экзопланеты
  3. Ускорьтесь, чтобы покинуть экзопланету
  4. Тормозите, чтобы не пролететь мимо Земли и не образовать кратер, который мы называем литобрейдингом :-)

Аэродинамическое торможение в атмосфере может ослабить некоторые из этих Δ в требования, а также помощь при качании/гравитации по пути. Смотрите также это круто Δ в карта солнечной системы .

Поэтому, если ваше топливо позволяет Δ в скажем, 40 км / с, ваша фактическая скорость движения будет значительно ниже.

И мы еще не говорили о постановке , что тоже немного меняет дело.

Теперь, когда ядерное топливо вылетает со скоростью, близкой к скорости света, действительно, масса топлива довольно мала. Там фактор 30.000 по сравнению с в е химической реакции (обычно принимаемой за 10 км/с). Если я не ошибаюсь, ракета из материи/антиматерии идеальна после решения проблемы получения этого противного вида анобтания в измеримых количествах.

Понимание уравнений ракеты [закрыто]
СпросиСетьПолитика конфиденциальности1y, 0v