Расчет мощности ракетного двигателя по силе и времени горения

Я изо всех сил пытаюсь связать власть с силой. Пример, над которым я работаю в своей голове, — это модель ракеты. Эта модель ракеты (без двигателя) имеет массу 50 г. Его двигатель имеет массу 10 г (для целей этого вопроса давайте проигнорируем изменение массы в результате расхода топлива). Двигатель способен развивать усилие 5 Н в течение 0,3 секунды. Обобщить:

  • Масса ракеты: 50 г
  • Масса двигателя: 10 г
  • Тяга двигателя: 5Н
  • Время горения двигателя: 0,3 с

Как рассчитать "мощность" двигателя? Я подумал о следующей процедуре:

  1. Рассчитать вес ракеты + двигатель

Ф г р о с к е т "=" ( 60 г ) ( − 9,8 м с − 1 ) "=" − 0,59 Н

  1. Вычислите ускорение ракеты от тяги ракеты.

а р о с к е т "=" Ф н е т м р о с к е т "=" 4.41 Н 0,06 к г "=" 73,5 м с − 2

  1. Рассчитать водоизмещение ракеты за время горения

Д "=" 1 2 а р о с к е т т 2 "=" ( 0,5 ) ( 73,5 м с − 2 ) ( 0,3 с ) 2 "=" 3.31 м

  1. Рассчитать выполненную работу.

Вт "=" ( 5 Н ) ( 3.31 м ) "=" 16.55 Дж

  1. Найдите силу, разделив работу на время.

п "=" 16.55 Дж 0,3 с "=" 55,17 Вт

Однако концепция, с которой я борюсь, заключается в том, что эта процедура означает, что мощность / энергия двигателя зависит от массы ракеты? Например, уменьшение массы ракеты будет означать большее чистое ускорение вверх, а также перемещение, поэтому выполняемая работа будет больше, поскольку перемещение больше, а тяга постоянна. Разве химический ракетный двигатель не имел бы предопределенное количество потенциальной (химической) энергии, следовательно, не мог бы преобразовать это в неизменное количество кинетической энергии? Итак, поэтому я немного запутался, и моя процедура должна быть неправильной?

"уменьшение массы ракеты означало бы большую результирующую силу" - Почему это так?
Извините, это было неправильно, я хотел сказать только большее ускорение.

Ответы (1)

Однако концепция, с которой я борюсь, заключается в том, что эта процедура означает, что мощность / энергия двигателя зависит от массы ракеты?

Гораздо неприятнее то, что мощность зависит еще и от скорости ракеты. Чем быстрее летит ракета, тем больше мощности, по вашим расчетам, исходит от двигателя! По этой причине мощность ракетного двигателя редко обсуждается, а тяга — обсуждается.

Разве химический ракетный двигатель не имел бы предопределенное количество потенциальной (химической) энергии, следовательно, не мог бы преобразовать это в неизменное количество кинетической энергии?

Первая часть верная. Но на низких скоростях большая часть энергии двигателя уходит на кинетическую энергию выхлопа, которую вы игнорируете. При более высоких скоростях стартовый КЭ топлива становится весьма значительным.

В любом кадре, который вы хотите измерить, вы получите что-то вроде этого:

К Е ф ты е л , я н я т + К Е р о с к е т , я н я т + Е ф ты е л "=" К Е е Икс час а ты с т , ф я н а л + К Е р о с к е т , ф я н а л

Вероятно, вы могли бы определить химическую мощность сгорания топлива, но соотношение того, как эта мощность входит в КЭ ракеты и КЭ топлива, меняется по мере того, как ракета меняет скорость.

Почему работа, совершаемая ракетным двигателем, больше при более высоких скоростях?

Спасибо, теперь я понимаю это намного яснее!
Расчет мощности ракетного двигателя по силе и времени горения
СпросиСетьПолитика конфиденциальности1y, 0v