Вывод удельного импульса из скорости выхлопа? [дубликат]

Коэффициент преобразования — это не гравитационное притяжение произвольного тела, а скорее преобразование между фунтами как единицей веса и фунтами как единицами массы — что является соглашением, установленным на Земле, и, следовательно, совпадает с гравитационным притяжением Земли. .

Некоторые ученые-ракетчики работают с футами и фунтами, другие — с метрами и килограммами. Скорость выхлопа также измеряется в футах в секунду или метрах в секунду, поэтому ее можно напрямую включить в уравнение ракеты.

Удельный импульс наиболее логично измерять в единицах скорости, но есть и другая физическая интерпретация удельного импульса: продолжительность времени, в течение которого тяга данной массы топлива может использоваться для компенсации веса того же топлива на Земле . Это странная и надуманная метрика, требующая деления скорости на ускорение, чтобы получить время, но результат имеет очень удобное свойство: он выражается в одних и тех же единицах, независимо от того, занимаетесь ли вы метрической или неметрической ракетостроением. Таким образом, существует давняя традиция измерять Isp в секундах, даже несмотря на то, что в нем есть этот неудобный коэффициент преобразования, ориентированный на Землю.

$I_{sp}$в секундах равно количеству времени, в течение которого ракета должна быть запущена, чтобы использовать количество топлива с весом (измеряемым при одной стандартной силе тяжести), равным ее тяге.

Использование строго заземленных$g_0$является прямым результатом преобразования единиц силы (ньютонов) в единицы массы (килограммы). И килограммы, и ньютоны не зависят от местоположения, но если вы хотите сравнить эти яблоки с апельсинами, вам понадобится какая -то довольно произвольно выбранная константа, которая их связывает.$g_0$это тот, который дает довольно точную физическую интерпретацию результата и разумные числа, соответствующие диапазону величин, встречающихся в реальности, поэтому он был выбран здесь. Но это могла быть константа 1$m \over s^2$или что-то еще, и все, что изменится, будет что-то вроде строк

$I_{sp}$в секундах равно количеству времени, за которое должна быть выпущена ракета, чтобы израсходовать такую ​​массу топлива, чтобы воздействуя на эту массу с силой, равной тяге ракеты, в течение 1 секунды разогнать ее до 1 м/с.

Вы должны признать, что первое определение звучит лучше :)

Но если вы все еще недовольны, не стесняйтесь давать$I_{sp}$в метрах в секунду, как скорость выхлопа. Никто не будет возражать, и с$g_0=9.81 \approx 10$преобразование для получения примерной стоимости тривиально; Начальная скорость АК-47 составляет 715 м/с, поэтому его удельный импульс составляет около 70 секунд.

Я предпочитаю такой взгляд на тему, это может помочь некоторым людям ( NB 2-я попытка, отредактировано для ясности ). Ответы СФ. и Рассел Борогов не более или менее правы. Однако с этой точки зрения нет необходимости говорить о «весе».

Удельный импульс, как следует из названия,

$Specific Impulse = \frac{Impulse}{Mass} = \frac {Force \cdot time}{Mass}$

Он имеет единицы скорости, т.е.$m s^{-1}$или$ft s^{-1}$и поэтому в зависимости от образования его числовое значение варьируется. Следующим шагом является деление скорости на ускорение, чтобы получить единицы времени. Время имеет одни и те же единицы измерения как в метрической, так и в стандартной системе США.

Величина этого ускорения должна быть одинаковой в обоих наборах единиц, например g0 (9,8$m s^{-2}$или 32$ft s^{-2}$), хотя я не думаю, что особенно важно, какое ускорение выбрано , если все используют одно и то же соглашение . Isp в секундах всегда преобразуется обратно в скорость выхлопа, когда он фактически используется, поэтому, в принципе, не имеет значения, какое значение используется.

Фоновый контекст

Один источник путаницы, который на самом деле не является частью проблемы, но может помочь в контексте, заключается в рассмотрении природы двух разных систем единиц:

1. В метрических единицах

   $\frac {Newton \cdot second}{kg}$

Это красиво и аккуратно, потому что метрика, также известная как СИ, представляет собой последовательный набор единиц, в которых сила в один ньютон, приложенная к массе в один килограмм, вызывает ускорение в 1$m s^{-2}$.

2. Стандартные единицы США немного сложнее, так как система разделилась на несколько групп. Обычное использование фунта-силы, фунт-силы и фунта-массы, фунта, вместе представляет собой противоречивый набор единиц: сила в один фунт-сила, приложенная к одному фунту, вызывает ускорение в 32$ft s^{-2}$.

Это единственное различие вызывает много путаницы. Это может помочь узнать, что существуют варианты системы США, которые являются последовательными, и они заменяют термины силы или массы на Паундал или Слаг , которые имеют разные величины по сравнению с фунт-силой и фунтом-метром. Если вы хотите узнать больше о теме lb force / lb mass, попробуйте здесь, https://en.wikipedia.org/wiki/Pound_(force) , хотя мне это кажется довольно многословным объяснением.

Ты прав. Это не правильно.

Isp — это скорость истечения, деленная на силу тяжести на поверхности Земли, независимо от того, где вы на самом деле находитесь. Это смутно полезно для ракет-носителей, но тот факт, что его используют в глубоком космосе, ошеломляет.