2014 dxdy logo

Научный форум dxdy

Математика, Физика, Computer Science, Machine Learning, LaTeX, Механика и Техника, Химия,
Биология и Медицина, Экономика и Финансовая Математика, Гуманитарные науки


Правила форума


В раздел Пургаторий будут перемещены спорные темы (преимущественно псевдонаучного характера), относительно которых администрация приняла решение о нецелесообразности продолжения дискуссии.
Причинами такого решения могут быть, в частности: безграмотность, бессодержательность или псевдонаучный характер темы, нарушение автором принципов ведения дискуссии, принятых на форуме.
Права на добавление сообщений имеют только Модераторы и Заслуженные участники форума.



Начать новую тему Ответить на тему На страницу Пред.  1, 2, 3, 4  След.
 
 Re: Ракета и мощность.
Сообщение02.12.2022, 16:54 
Аватара пользователя


22/07/11
835
EUgeneUS в сообщении #1572326 писал(а):
Подъемная сила работы не совершает. И то с оговорками - если вертолёт завис и в СО Земли.
А двигатель совершает.

Не надо выкручиваться - я и там говорил:
Amw в сообщении #1572307 писал(а):
В неподвижной ракете двигатель (сила его тяги) работу не совершает

 Профиль  
                  
 
 Re: Ракета и мощность.
Сообщение02.12.2022, 17:01 


05/09/16
11467
EUgeneUS в сообщении #1572316 писал(а):
Ошибка так думать.
У нас на вступительных экзаменах на ФФ была задачка: оценить мощность двигателя вертолета. Вертолет в состоянии зависания.

Ну тут-то вроде как проще: можно доформулировать "мощность на валу". Тогда всё можно посчитать: сила тяжести равна силе тяги (т.е. потоку импульса отбрасываемого воздуха через створ винта известного диаметра), откуда находим массовый расход и приращение скорости воздуха (известной плотности) в единицу времени, откуда и находим мощность "на валу". Но это вполне конкретная механическая мощность, к движению вертолёта имеющая весьма опосредованное отношение.
В этой связи было бы интересно оценить отношение мощностей двигателей для вертолетов одинаковой массы и диаметра винтов, зависших над Землей и Марсом или отношение масс вертолетов одинаковой мощности двигателей, тоже завиших там и тут :mrgreen:
Вот у Марсианского вертолёта масса 1,8 кг, диаметр винта 1,2м (реальные параметры вертолета Ingenuity).
Какова мощность его двигателя (оценить) при зависании? С этой мощностью, какова его максимальна масса при которой он может зависнуть в условиях Земли?
Сопротивлением (трением) винта об атмосферу, ессно, пренебрегаем.
8-)

 Профиль  
                  
 
 Re: Ракета и мощность.
Сообщение02.12.2022, 17:03 
Аватара пользователя


11/12/16
13195
уездный город Н
Amw
придется повторить Вашу цитату
Amw в сообщении #1572307 писал(а):
В неподвижной ракете двигатель (сила его тяги) работу не совершает


На что Вам было указано, что двигатель работу совершает.

 Профиль  
                  
 
 Re: Ракета и мощность.
Сообщение02.12.2022, 17:17 
Заслуженный участник
Аватара пользователя


04/09/14
5003
ФТИ им. Иоффе СПб
peg59 в сообщении #1572318 писал(а):
Из-за чего и ломаются копья! Этот тезис надо как-то аккуратно обосновать. Ведь гравитация никуда не делась. Потенциальная энергия поднимающейся ракеты увеличивается, а опускающейся уменьшается. Нет?
Головная часть ракеты не является замкнутой системой. Что бы рассуждать о потенциальной энергии надо учитывать и потенциальную энергию отработанных газов. В этом месте легко запутаться. Проще и понятнее рассматривать законы Ньютона в применении к головной части не путаясь в энергиях и работах.

 Профиль  
                  
 
 Re: Ракета и мощность.
Сообщение02.12.2022, 18:22 
Аватара пользователя


18/02/20
181
amon в сообщении #1572331 писал(а):
Что бы рассуждать о потенциальной энергии надо учитывать и потенциальную энергию отработанных газов.

А причем тут отработанные газы? Нас интересует потенциальная энергия ракеты.
А если вместо ракеты вертолет? Что надо учитывать? Отброшенный воздух? А за какое время? Ерунда какая-то.
Ваши доводы непонятны. А что отбрасывает груз на веревке?

Amw в сообщении #1572324 писал(а):
Ну и...

$W = F V / 2$,

где $W$ - мощность, $F $ - сила тяги, $V $ - скорость отбрасываемых газов.

wrest в сообщении #1572328 писал(а):
интересно оценить отношение мощностей двигателей для вертолетов одинаковой массы и диаметра винтов, зависших над Землей и Марсом

Оценивайте.

 Профиль  
                  
 
 Re: Ракета и мощность.
Сообщение02.12.2022, 18:56 


05/09/16
11467
peg59 в сообщении #1572338 писал(а):
Оценивайте.

Так я уже. Но раз вам тоже интересно, то при той же силе тяжести, где-то в корень из отношения плотностей воздуха, т.е. примерно в восемь раз. Ну и ещё поделить на корень отношения кубов сил тяжести. Итого мощности двигателю вертолёта на Марсе надо больше примерно в 2 раза при той же массе вертолёта и диаметре винта. Ну а если диаметр винта увеличить в два раза, то той же мощности как раз и хватит.
А у вас как вышло? :wink:

 Профиль  
                  
 
 Re: Ракета и мощность.
Сообщение02.12.2022, 19:57 
Аватара пользователя


18/02/20
181
Я считал реактивную силу при отбрасывании вещества со скоростью $V$ и расходом массы в секунду $\dot{m}$ .
Мощность - это энергия в единицу времени, уносимая рабочим телом:
$P = \dot{m}V^2/2$
Сила тяги равна импульсу, уносимому в единицу времени:
$F = \dot{m}V$ ,
откуда и получаем
$P = FV/2$ .

А как у вас получается связь между мощностью и диаметром винта?

 Профиль  
                  
 
 Re: Ракета и мощность.
Сообщение02.12.2022, 20:09 
Заслуженный участник
Аватара пользователя


04/09/14
5003
ФТИ им. Иоффе СПб
peg59 в сообщении #1572338 писал(а):
А причем тут отработанные газы? Нас интересует потенциальная энергия ракеты.
Тут кто-то, по-моему, wrest, уже приводил эту аналогию. К черту ракету, пусть есть два шарика одинаковой массы, связанные веревкой перекинутой через блок и находящиеся в равновесии. Мы слегка толкнули один шарик, и он начал подниматься. Если забыть про второй (те самые отработанные газы), то получится, что потенциальная энергия шарика увеличивается, и сила натяжения веревки должна совершать работу по подъему шарика. На самом деле второй шарик при этом опускается, центр масс всей системы неподвижен и никакого изменения потенциальной энергии нет. Тоже самое происходит и с ракетой, только там это не так очевидно.

(Оффтоп)

А с вертолетом вообще все сложно. Движетель вертолета (винт), вообще говоря, не реактивный двигатель. На эту тему уже не раз копья ломали, поэтому воздержусь.

 Профиль  
                  
 
 Re: Ракета и мощность.
Сообщение02.12.2022, 20:21 
Аватара пользователя


18/02/20
181
amon, неубедительно.
Потенциальная энергия в поле тяжести
$U = mgh$ .
Где тут отработанные газы?

 Профиль  
                  
 
 Re: Ракета и мощность.
Сообщение02.12.2022, 21:16 
Аватара пользователя


22/07/11
835
Amw в сообщении #1572319 писал(а):
Ну и какую мощность развивает сила тяги двигателя удерживая неподвижно ракету в 100 кГ?
peg59 в сообщении #1572338 писал(а):
$W = F V / 2$,

где $W$ - мощность, $F $ - сила тяги, $V $ - скорость отбрасываемых газов.

Ну так сколько в ваттах? От нуля до бесконечности?
Сила тяги приложена к ракете и работу не совершает.

 Профиль  
                  
 
 Re: Ракета и мощность.
Сообщение02.12.2022, 21:43 
Заслуженный участник
Аватара пользователя


04/09/14
5003
ФТИ им. Иоффе СПб
peg59 в сообщении #1572360 писал(а):
неубедительно.
Про два шарика убедительно? Попробуйте найти аналогию.

 Профиль  
                  
 
 Re: Ракета и мощность.
Сообщение02.12.2022, 22:21 


05/09/16
11467
peg59 в сообщении #1572356 писал(а):
А как у вас получается связь между мощностью и диаметром винта?

Через уносимый воздухом импульс в единицу времени.
$Fdt=\rho \pi r^2 v^2dt$ (где $F=gm_H$ вес вертолета, $m_H$ масса вертолёта, $\rho$ плотность воздуха, $v$ скорость отбрасываемого воздуха, $r$ половина диаметра винта, $dt$ единица времени)

 Профиль  
                  
 
 Re: Ракета и мощность.
Сообщение02.12.2022, 22:40 
Аватара пользователя


18/02/20
181
amon в сообщении #1572375 писал(а):
Про два шарика убедительно?

Нет. Формулу для потенциальной энергии я привел. А шарик ли это, ракета, вертолет или воздушный шар - не имеет значения. Если порвется веревка, заглохнет двигатель, лопнет шар, тогда сразу почувствуете, как потенциальная энергия (которой по-вашему, нет) переходит в кинетическую (в полном соответствии с формулой $U = mgh$).

-- 02.12.2022, 23:10 --

wrest в сообщении #1572379 писал(а):
уносимый воздухом импульс в единицу времени.
$Fdt=\rho \pi r^2 v^2dt$

Ну так у вас то же самое, что и у меня. Ваше $\rho \pi r^2 v$ - это мое $\dot{m}$ . Оно в окончательный результат для мощности не входит.

 Профиль  
                  
 
 Re: Ракета и мощность.
Сообщение03.12.2022, 00:01 
Аватара пользователя


11/12/16
13195
уездный город Н
peg59
Ваши представления в данном вопросе не то чтобы совсем неверны, но путаны и туманны.

Вы пришли в эту тему вот с этим заявлением:
peg59 в сообщении #1572204 писал(а):
Потенциальная энергия это немножко фиктивная величина (она определена с точностью до произвольной постоянной). В данной задаче она зависит от точки отсчета (местонахождения поверхности земли). При равенстве сил, действующих на ракету, неважно, что перемещается: ракета, или точка отсчета. Может ракета подниматься вверх, а можно мысленно опускать поверхность земли (например, наблюдатель спускается вниз по склону горы, а ракета висит неподвижно). В обоих случаях потенциальная энергия ракеты увеличивается, но никакая энергия на это не затрачивается.


Если читать буквально, а не пытаться понять, что же Вы хотели сказать. То это чистой воды бред.

1. Вы обозвали потенциальную энергию "немножко фиктивной величиной". Это ложь. И не важно, что она определена с точностью до аддитивной константы.
2. Вы путаете перемещение (в какой-то СО) и переход в другую СО.
3. И наконец Вы договорились, до отрицания закона сохранения энергии.

После чего на три страницы (sic!) Вам пытаются объяснить Ваши заблуждения. Но Вы упорствуете и выкручиваетесь. Например, через несколько сообщений:
peg59 в сообщении #1572273 писал(а):
Основной мой тезис - потенциальная энергия в однородном поле не определена, потому что невозможно определить конкретную точку нулевого потенциала. А значит, с ее значением имеется полный произвол.


Очередной бред. Если потенциальная энергия определена с точностью до аддитивной константы, это совсем не означает, что "с ее значением имеется полный произвол".

И далее:
peg59 в сообщении #1572261 писал(а):
Это значит, случай движения ракеты и неподвижного наблюдателя и случай неподвижной ракеты и движущегося наблюдателя - физически неразличимы.

После чего Вы стали приводить примеры, в которых эти ситуации очевидно различимы.
Однако, пример уважаемого amon (с шариками на веревочке, переброшенной через блок), где эти ситуации действительно неразличимы у Вас вызвал опять возражения.

Не пора ли остановиться, подумать, что Вам хотят сказать\объяснить, и как-то привести в порядок свои представления о потенциальной энергии?

 Профиль  
                  
 
 Re: Ракета и мощность.
Сообщение03.12.2022, 02:50 


05/09/16
11467
peg59 в сообщении #1572383 писал(а):
Оно в окончательный результат для мощности не входит.

Не может не входить. Просто у вас массовый расход спрятан в силу тяги, а у меня посчитан явно, откуда и получается связь с плотностью воздуха и диаметром винта(ваш вопрос же в этом состоял). Для вашей формулы надо знать скорость рабочего тела - а какая она у вертолёта? Но и так видно, что мощность будет стремиться к нулю при той же тяге и стремлении к нулю скорости рабочего тела(и к бесконечности при стремлении скорости к бесконечности). Отсюда следует что самыми неэффектиными будут "фотонные" двигатели, у которых скорость рабочего тела максимальная из возможных. Чтобы снижать скорость, надо, очевидно, увеличивать массовый расход. При том же расходе в кубометрах для уменьшения скорости надо увеличивать плотность рабочего тела при постоянном диаметре винта или увеличивать диаметр винта при постоянной плотности. Отсюда следуют качественные зависимости (больше-меньше). Осталось досчитать, чтобы увидеть показатели степеней этих зависимостей.

 Профиль  
                  
Показать сообщения за:  Поле сортировки  
Начать новую тему Ответить на тему  [ Сообщений: 60 ]  На страницу Пред.  1, 2, 3, 4  След.

Модераторы: photon, whiterussian, profrotter, Jnrty, Aer, Парджеттер, Eule_A, Супермодераторы



Кто сейчас на конференции

Сейчас этот форум просматривают: нет зарегистрированных пользователей


Вы не можете начинать темы
Вы не можете отвечать на сообщения
Вы не можете редактировать свои сообщения
Вы не можете удалять свои сообщения
Вы не можете добавлять вложения

Найти:
Powered by phpBB © 2000, 2002, 2005, 2007 phpBB Group