Сохранение импульса, ракета

Когда мы анализируем ракету с использованием закона сохранения импульса, мы пренебрегаем гравитацией и сопротивлением воздуха. Затем мы рассматриваем скорость расхода топлива или скорость выхлопа и, применяя закон сохранения импульса, находим это уравнение: р В "=" М а , где р - массовый расход топлива, В скорость выхлопа относительно ракеты.

Итак, мой вопрос заключается в следующем: рассматривается ли здесь массовый коэффициент только для той массы, которая вносит свой вклад исключительно в скорость ракеты, а не в преодоление силы тяжести и сопротивления воздуха? (Поскольку ими пренебрегают, чтобы применить закон сохранения импульса, так что система становится изолированной.)

Я также загрузил скриншот вывода приведенного выше уравнения из Холлидея, Резника, Уокера - основы физики:

Системы с переменной массой: ракета

-1. В тексте, который вы предоставляете, в первом предложении «Определение ускорения» прямо говорится, что ракета ускоряется через глубокий космос без каких-либо сил гравитации или атмосферного сопротивления, действующих на нее . Таким образом, на ваш вопрос, кажется, ответ учебника.

Ответы (3)

Важно понимать, что при выводе уравнения ракеты система определяется как ракета, ее топливо и продукты сгорания.
Система имеет постоянную массу, но часть массы системы начинается с топлива и заканчивается продуктами сгорания.

Скорость превращения топлива в продукты сгорания равна г М г т .
Это тот процесс, который ускоряет ракету вперед, а топливо как продукты сгорания — назад.

В выводе используется второй закон Ньютона: сумма внешних сил, действующих на систему, = скорости изменения импульса системы.

В выводе, который вы показали, нет внешней силы, поэтому скорость изменения импульса системы равна нулю, хотя части системы меняют свою скорость. Ф е Икс т е р н а л "=" 0 "=" Δ п Δ т .
Отсюда можно получить уравнение для ускорения ракеты.

Это, пожалуй, самое сложное для понимания, но в чем-то это ничем не отличается от примера с ружьем, внутри которого находится пуля, начиная с состояния покоя (начальный импульс = 0), а затем при выстреле ружья, если нет внешних сил. ружье и пуля движутся в противоположных направлениях, и конечный импульс ружья и пули по-прежнему равен нулю.

Если есть внешние силы, все, что вам нужно сделать, это добавить их в левую часть уравнения. Ф е Икс т е р н а л "=" 0 "=" Δ п Δ т и решить его соответствующим образом.
Как вы указали, эти силы могут быть весом ракеты и/или вязкостным сопротивлением ракеты.
Это то, что, вероятно, будет сделано на следующих нескольких страницах вашего учебника, и вы обнаружите, что сохранение той же скорости превращения топлива в продукты сгорания приведет к меньшему ускорению ракеты.

Они игнорируют воздух и сопротивление. Это означает, что он вообще не учитывается в расчетах.

Сила, необходимая для преодоления сопротивления и гравитации, не требуется, если они не учитывались при построении взаимосвязей. Это означает, что в реальном сценарии эта скорость или уровень расхода топлива должны были бы увеличиться, чтобы получить то же ускорение, что и в этом идеализированном сценарии (если бы в реальном сценарии были гравитация и сопротивление, ваше редактирование показывает, что они говорят о глубоком космосе, где эффекты любой из них был бы незначительным).

Итак, мой вопрос заключается в следующем; Учитывается ли здесь удельная масса только той массы, которая вносит свой вклад исключительно в скорость ракеты, а не в преодоление силы тяжести и сопротивления воздуха?

Ответ положительный, так как система закрыта и изолирована. Она усложняется, если учесть сопротивление воздуха и силу тяжести, действующую на ракету со стороны земли.

Это упрощение рассматривается только для ракет в вакууме (теоретический идеал).

Кстати, у меня есть 8-е издание "Основ физики" и я читал вывод в своей книге. Похоже, у вас есть более поздняя версия книги, но производные кажутся почти идентичными.

Да, скриншот из 9-го издания, но у меня есть книга и из 10-го издания. И вывод один и тот же во всех них, потому что я думаю, что это довольно элементарная вещь. Я думаю, что они отличаются некоторыми вопросами и примерами задач!
И да, есть изменения в главах квантовой физики, законе Гаусса и электрическом потенциале.
Да, я думал, что будет. Для части квантовой физики мне пришлось купить «расширенное издание» только для просмотра этого раздела :-(
В квантовых главах обсуждение уравнения Шредингера расширено, включая отражение волн материи от ступенчатого потенциала. А также добавлен модуль излучения абсолютно черного тела Планка!