Итак, я наткнулся на вопрос, изучая законы движения. Примерно так: в космическом шаттле два астронавта, общая масса которых составляет 200 кг. Если, выполняя упражнение, им удастся сбросить 80 кг, на сколько процентов увеличится скорость челнока. Вопрос довольно прямолинейный, если подумать прямо. Однако моей мгновенной реакцией было то, что при сохранении массы масса, которую теряют астронавты, все равно будет содержаться внутри космического корабля в виде воды, CO2 и т. д. Так что технически масса не изменится, а значит, и не будет. изменение скорости.
Я хотел бы знать, верно ли это предположение и в каких формах высвобождается масса, которую мы теряем.
Я попытаюсь ответить, хотя кто-то, знающий точные наземные реалии, скорее всего, улучшит мой ответ.
Вы очень хорошо заметили, что скорость остается постоянной, ЕСЛИ космический корабль можно рассматривать как закрытую систему. Это единственный момент, о котором нам нужно беспокоиться.
Естественно, атмосфера внутри космического корабля должна поддерживаться (на значениях, которые могут поддерживать человека). Если бы это был всего лишь случай наполнения шаттла кислорода и покончив с ним, астронавты продолжали его потреблять, так что его уровень падал, а процент будет продолжать увеличиваться. Это нежелательно, и в упрощенном описании это можно обойти, удалив через химическую реакцию с гидроксидом лития . (Кстати, это довольно распространенное использование , в качестве скруббера углекислого газа в системах очистки дыхания, как можно увидеть здесь .) После реакции эти «канистры» можно хранить и утилизировать позже. Вся лишняя вода (т.е. за вычетом питьевой воды) направляется в резервуары, которые позже можно снова утилизировать. Избыточное тепло обрабатывается путем преобразования в пары аммиака и последующего ХРАНЕНИЯ. (Хоть и несколько упрощенно, описание этого процесса можно найти по первой ссылке этой статьи.)
Таким образом, в то время как космические челноки будут «поддерживать» необходимую атмосферу, ( очевидно ) там ничего не сбрасывается на той основе. Теперь ваш вопрос относился к тому, что произойдет, если этот выброс произойдет (или не произойдет), в то время как шаттл продолжает двигаться вперед с постоянной скоростью. - если его сбросили, то изменилось бы. КАЖЕТСЯ, НЕ ТАК.
Видите ли, везде в физике мы делаем всевозможные приближения, вопрос в том, насколько они справедливы в реальных ситуациях. Независимо от того, какие материалы вы выберете для постройки космического корабля, он не станет идеальным теплоизолятором. Хотя они могут попытаться уменьшить эти потери излучения до как можно более низкого значения, корабль будет излучать некоторое количество тепла. Таким образом, хотя это и не совсем идеально, это может быть хорошим приближением к изолированному телу или, в контексте, скажем, к закрытой системе. В ситуациях учебника всегда рассматриваются упрощенные описания.
Таким образом, вооружившись этими ссылками, я думаю, вы можете смело идти и приставать к своему инструктору, говоря ему, что его первоначальная логика имеет изъян!!
Здесь мы должны учитывать сохранение импульса. Если предположить, что масса/энергия, покидающая тела астронавтов, все еще содержится внутри космического корабля, общая масса/энергия последнего не изменится. Поскольку импульс определяется произведением массы на скорость, в отсутствие внешних сил постоянная масса подразумевает постоянную скорость. В этом смысле ваше предположение верно, и космический корабль будет двигаться дальше с той же скоростью.
Я думаю, что есть еще один взгляд на это,
Когда вы худеете, вы превращаете массу в энергию.
поэтому вопрос в том, как на самом деле работает импульс? Масса уменьшилась, но внутренняя энергия увеличилась. Более глубокий вопрос: имеет ли энергия массу? Помнится, в далеком прошлом читал про аккумулятор, который при зарядке прибавлял в весе. Итак, масса уменьшается, но куда делась энергия?
Как уже указывали другие, ничего не происходит из-за того, что астронавты теряют массу, если система закрыта. В этом случае масса просто перемещается внутри челнока, а система в целом по-прежнему имеет ту же массу.
Однако, даже если система не закрыта, важна не потеря массы, а импульс, сообщаемый шаттлу при выбросе этой массы. Скорость шаттла связана с его орбитой, а не с массой. Любой другой объект, независимо от массы и размера, будет иметь ту же траекторию при той же начальной скорости. Даже если бы шаттл каким-то волшебным образом сбросил 80 кг, его скорость от этого не изменилась бы. Это результат той же физики, согласно которой перо и свинцовый шарик будут падать с одинаковой скоростью в вакууме.
Способ, которым шаттл может изменить свою скорость, состоит в том, чтобы выбрасывать массу в определенном направлении. Именно для этого и предназначены ракетные двигатели. Если бы 80 кг как-то упаковать и выбросить сзади, то шаттл поехал бы чуть быстрее вперед. Если бы он был разбит на два 40-килограммовых куска, один из которых вылетел бы сзади, а другой - спереди одновременно с одинаковой скоростью, это не повлияло бы на скорость шаттла.
Опять же, дело в том, что постоянная скорость шаттла не является функцией его массы.
Родриго
Мармеладные мишки
299792458