автор лого - Климентий Левков Дом ученых и специалистов Реховота
(основан в июле 1991 года)
 
 
В Доме ученых и специалистов:
----------------
 
 
Архив
 
Дом ученых и специалистов Реховота
 
Путешествие к горизонтам знаний

Реховот

 

МАТЕРИАЛЫ ПО ФИЗИКЕ КОСМОСА

Заочная школа обучения Ари Штернфельда: 1    2    3    4   5

 

По материалам издания Дома ученых и специалистов Реховота А. Штернфельд:. "Занимательная космонавтика в парадоксах", публикация частичная, для получения остальной части текста просьба обратиться к администрации сайта

13.07.2009 г.

 

Прочитайте внимательно вопросы и постарайтесь ответить на них. Сравните полученные Вами решения с ответами в конце изложения.

 

1. В рамках межпланетной экспедиции космический корабль садится сначала на Нептун и измеряет на его поверхности силу тяжести. Замер показывает, что она та же, что и на Земле. Затем корабль садится на Уран и здесь тоже производится замер силы тяжести. Оказывается, что здесь она ещё меньше, чем на Земле. И это при том, что масса Нептуна в 17.3, а масса Урана в 14.6 раз больше массы Земли. Неверны замеры или же случилась некая накладка-недоразумение?

 

2. Беспосадочный перелёт Москва-Владивосток-Москва намного труднее осуществить, чем тот же перелёт с промежуточной посадкой самолёта на дальневосточном аэродроме – ведь тогда нужно изначально запастись горючим и прочим для возвращения, включая горючее для доставки этого горючего. Насколько же тогда актуальна эта проблема для космических перелётов, например, обогнуть Луну и возвратиться обратно на Землю? Ваши качественные соображения?

 

3. Две ракеты подготовлены к полёту. Форма и общие размеры обеих ракет одинаковы, запасы горючего тоже. Разница только в весе: одна ракета весит 193 кг, другая, облегчённой конструкции – 98 кг (легче почти вдвое). Нас интересует, какая из них поднимется выше. Нужен не численный расчёт, а ваши качественные соображения по этому вопросу.

 

Ответы:

 

1. Замеры абсолютно правильны. Сила тяжести зависит не только от массы планеты, но и от расстояния до центра её массы. Радиус Нептуна больше радиуса Земли в 4.15 раз, поэтому сила тяжести на поверхности Нептуна в 4.15*4.15=17.3 раз меньше силы тяжести на Земле (если б она имела ту же массу, что и Нептун). Влияния радиуса и массы (по сравнению с Землёй) в случае Нептуна уравновешиваются, так что результат замера такой же, как и на Земле. Радиус Урана больше земного в 3.9 раз и потому сила тяжести здесь составляет 14.6:(3.9 * 3.9)=.96 от земной. Понятно, что если бы радиус Урана был равен земному, сила тяжести на его поверхности была бы в 14.6 раз больше земной.

 

Все рассуждения были основаны на законе всемирного тяготения, а массы планет для облегчения расчётов считаются сосредоточенными в их центрах.

 

2. Обогнуть луну на спутнике Земли и вернуться на Землю существенно легче без посадки – ведь процесс перелёта и возможность возврата обеспечиваются , в основном, "бесплатной" силой притяжения Земли, а прилунение и последующий взлёт потребуют значительных дополнительных затрат топлива. Тоже справедливо и для межпланетных перелётов, но для организации возврата аппарата на Землю ее силы притяжения в этом случае оказывается недостаточно – в этой ситуации поможет Солнце (его притяжение). При правильных расчетах аппарат вернется к пути Земной орбиты, когда туда подоспеет сама Земля. Имеется достаточно много таких эллиптических траекторий, раз в несколько лет проходящих вблизи нашей планеты.

 

3. В полёте ракеты наступает момент, когда всё её горючее будет израсходовано. В такой момент своего полёта легкая ракета, обладающая большей скоростью подъема, чем тяжелая, будет находиться дальше от Земли. Однако с этого своего момента каждая ракета продолжит своё движение по инерции. У легкой скорость больше, а потому больше и сопротивление воздушной среды. Кроме того, меньшая масса легкой ракеты уменьшает и её силу инерции по преодолению этого сопротивления, что в общей сложности с лихвой перекроет её первоначальное (относительно того же момента) преимущество в высоте. Расчетно: если для двусоставных ракет (и тогда под ракетой в исходном вопросе имеется в виду её верхняя ступень) на высоте 4000 м запас горючего нижних ступеней кончается (и они отпадают) и к этому времени приобретается скорость 300м/ сек, то легкая ракета достигнет высоты 6160 м, а тяжелая – 6725 м. для несоставных ракет разница в высоте меньше, но принципиально результат тот же (см. книгу А. Штернфельда "Введение в космонавтику").

 

Мой отец - Ари Штернфельд

 

Проголосуй сегодня!
  Имя выдающегося ученого в области космической техники АРИ ШТЕРНФЕЛЬДА, среди номинантов в конкурсе на присвоение имени польскому космическому аппрарату предполагаемому к запуску.

 


Страница 1 из 1
ГлавнаяДневник мероприятийПлан на текущий месяц   
copyright © rehes.org
Перепечатка информации возможна только при наличии согласия администратора и активной ссылки на источник! Мнение редакции не всегда совпадает с мнением автора.