Реактивное движение

[string167]

Добрый день. Поясните пожалуйста.
Известно, что все силы сводятся к нескольким (или даже одному) фундаментальным взаимодействиям. Есть у нас ракета двигающаяся с ускорением за счет работы реактивного двигателя.
И вот в случае с ракетой как тут именно проявляет себя электромагнитная сила, между чем тут конкретно происходит то взаимодействие что ускоряет ракету ? Насколько я понимаю можно упрощенно сказать, что между топливом и двигателем возникает нескомпенсированная электромагнитная сила - кулоновские силы отталкивания между электронами связанными в топливе и электронами в двигателе. И ракета и химически прореагировавшее топливо как бы разлетаются друг от друга. Как более правильно описать этот процесс ?

[Pphantom]

Тема перемещена из форума «Помогите решить / разобраться (Ф)» в форум «Карантин»
по следующим причинам:

- отсутствуют собственные содержательные попытки ответа на вопрос.

Исправьте все Ваши ошибки и сообщите об этом в теме Сообщение в карантине исправлено.
Настоятельно рекомендуется ознакомиться с темами Что такое карантин и что нужно делать, чтобы там оказаться и Правила научного форума.

[Pphantom]

Тема перемещена из форума «Карантин» в форум «Помогите решить / разобраться (Ф)»

-- 16.12.2018, 23:03 --

В общем-то бывают вопросы, ответы на которые оказываются очень длинными (и почти совершенно бесполезными). Этот как раз из подобного разряда: ответ на него хотя и существует, но для его понимания требуется знать очень много промежуточных деталей, которые в то же время совершенно не нужны для понимания реактивного движения.

[Munin]

Надо познакомиться с атомной физикой на уровне школьной химии и вузовской "общей физики".
Тогда вы будете знать, что из электромагнитного взаимодействия (неправильно говорить "электромагнитная сила"), и вдобавок из квантовых свойств электронов и атомных ядер

(Оффтоп)

(квантовые свойства атомных ядер практически не играют никакой роли, пока не возникают явления типа сверхтекучести)

получается более сложное межатомное и межмолекулярное взаимодействие:
- вблизи атомы отталкиваются, тем сильнее, чем они ближе сведены - отсюда возникает иллюзия "твёрдых шариков", и вообще то свойство крупных тел, что нельзя два тела разместить в одном месте пространства;
- на промежуточном расстоянии атомы притягиваются;
- вдали атомы перестают взаимодействовать;
- сила взаимодействия различается для ситуаций:

- если атомы электрически заряжены или нейтральны;
- если нейтральные атомы химически активны и вступают между собой в химическую связь, или если они инертны и не образуют связи.

Горячий газ в реактивном двигателе сталкивается с твёрдым веществом сопла двигателя. И атомы газа отталкиваются от атомов сопла. И разлетаются в противоположные стороны.

[string167]

Munin в сообщении #1361865 писал(а):

Надо познакомиться с атомной физикой на уровне школьной химии и вузовской "общей физики".
Тогда вы будете знать, что из электромагнитного взаимодействия (неправильно говорить "электромагнитная сила"), и вдобавок из квантовых свойств электронов и атомных ядер получается более сложное межатомное и межмолекулярное взаимодействие:
- вблизи атомы отталкиваются, тем сильнее, чем они ближе сведены - отсюда возникает иллюзия "твёрдых шариков", и вообще то свойство крупных тел, что нельзя два тела разместить в одном месте пространства;
- на промежуточном расстоянии атомы притягиваются;
- вдали атомы перестают взаимодействовать;
- сила взаимодействия различается для ситуаций:

- если атомы электрически заряжены или нейтральны;
- если нейтральные атомы химически активны и вступают между собой в химическую связь, или если они инертны и не образуют связи.

Горячий газ в реактивном двигателе сталкивается с твёрдым веществом сопла двигателя. И атомы газа отталкиваются от атомов сопла. И разлетаются в противоположные стороны.

Munin, спасибо.

[bocharov]

Munin в сообщении #1361865 писал(а):

Горячий газ в реактивном двигателе сталкивается с твёрдым веществом сопла двигателя. И атомы газа отталкиваются от атомов сопла. И разлетаются в противоположные стороны.

Горячий газ создаёт постоянное давление в камере сгорания(с точки зрения МКТ, атомы газа действуют на конструкцию камеры сгорания). Но если уж совсем упрощённо, сопло представляет собой дыру в конструкции камеры сгорания, и значит в области сопла действие газа на конструкцию камеры сгорания отсутствует. В результате появляется неуравновешенная сила(тяга), равная произведению давления на площадь сопла.

[Munin]

bocharov в сообщении #1362090 писал(а):

Но если уж совсем упрощённо, сопло представляет собой дыру в конструкции камеры сгорания, и значит в области сопла действие газа на конструкцию камеры сгорания отсутствует.

Это называется "переупрощение": такая ошибка, которая случается, если при упрощении теряются те или иные существенные детали системы или явления. С этими деталями явление ведёт себя адекватно, так же как в реальности (хотя и приближённо), а без них - уже сильно не соответствует реальности.

В области сопла, которое совсем не "дыра", а газодинамическая конструкция (https://ru.wikipedia.org/wiki/Сопло_Лаваля), осуществляется главная часть действия газа на конструкцию двигателя. В результате появляется сила, равная произведению давления на площадь выходного отверстия сопла, которое намного больше, чем входное отверстие сопла.

[DimaM]

bocharov в сообщении #1362090 писал(а):

В результате появляется неуравновешенная сила(тяга), равная произведению давления на площадь сопла.

Обычно не равная, обычно больше. Потому как давление возле прилегающих к соплу стенок несколько понижено.
Отсылаю к задаче 4 раздела IV в книге Бутиков, Быков, Кондратьев "Физика в задачах".

[Emergency]

DimaM в сообщении #1362101 писал(а):

Обычно не равная, обычно больше. Потому как давление возле прилегающих к соплу стенок несколько понижено.

Вы перепутали площадь сопла (сечения) с самим соплом.

[bocharov]

Munin в сообщении #1362097 писал(а):

В области сопла, которое совсем не "дыра", а газодинамическая конструкция (https://ru.wikipedia.org/wiki/Сопло_Лаваля
), осуществляется главная часть действия газа на конструкцию двигателя. В результате появляется сила, равная произведению давления на площадь выходного отверстия сопла, которое намного больше, чем входное отверстие сопла.

Область сопла упоминаемая вами, называется критическим сечением камеры сгорания, оно создаёт соответствующие условия для истечения газа данного вида окислителя и горючего(при данной температуре), чем создаётся во первых постоянное давление в камере сгорания, во вторых обеспечивает(за счёт профиля- Сопло Лаваля) условие для расширения газа за критическим сечением, а не отрыв его от конструкции камеры. В результате получается добавка к тяге. Газ действует на всю конструкцию камеры сгорания, а двигатель есть её сочетание со множеством дополнительных устройств(напр. турбонасосный агрегат, и т.п.).

[DimaM]

Emergency в сообщении #1362126 писал(а):

Вы перепутали площадь сопла (сечения) с самим соплом.

Не-а, не перепутал. Ну и вообще, что такое "площадь сечения" для сопла Лаваля - вопрос интересный.

[realeugene]

DimaM в сообщении #1362101 писал(а):

возле прилегающих к соплу стенок несколько понижено

Где?

-- 18.12.2018, 11:53 --

Munin в сообщении #1362097 писал(а):

В результате появляется сила, равная произведению давления на площадь выходного отверстия сопла, которое намного больше, чем входное отверстие сопла.

Нет, так считать некорректно. Статическое давление потока действует только на стенки, вдоль которых скользит поток, и перпендикулярно этим стенкам. Во всех сечениях потока необходимо учитывать импульс, выносимый потоком. Этот импульс потоку придаёт разность давлений на какие-то стенки внутри камеры сгорания и в самом сопле. На вашей левой фотографии камера сгорания цилиндрическая, можно предположить, что топливо и окислитель смешиваются в верхней части камеры и, по мере их сгорания, нагревающийся поток течёт вниз вдоль прямых стенок и первоначально разгоняется, т. е. максимальное давление в камере на дно.

[Munin]

realeugene в сообщении #1362141 писал(а):

Нет, так считать некорректно.

Закон сохранения импульса опровергаем? :-)

[realeugene]

Munin в сообщении #1362196 писал(а):

Закон сохранения импульса опровергаем?

Нет, разумеется. Поток вещества выносит через своё сечение импульс, дополнительный к импульсу, передеваемому через это сечение статическим давлением в потоке. За соплом в вакууме статическое давление в потоке вообще нулевое, и весь переданный ракете импульс уносит реактивная струя.

PS А тема, между прочим, называется "Реактивное движение".

[Emergency]

DimaM в сообщении #1362128 писал(а):

что такое "площадь сечения" для сопла Лаваля - вопрос интересный.

Если я правильно понимаю, вас интересует не что такое площадь, а где провести сечение?
Это как бы очевидно - там где сопло заканчивается. После этого надо движение ракеты привести к силе, разделив которую на площадь мы и получим давление которое действует на сечение сопла.