Keresés


Toplista

Toplista
  • betöltés...

Magántanár kereső

Ha szívesen korrepetálnál, hozd létre magántanár profilodat itt.
Ha diák vagy és korrepetálásra van szükséged, akkor regisztrálj be és írd meg itt, hogy milyen tantárgyban!

Segítene valaki megoldani ezt a fizika feladatot?

338
Ha valaki el tudná magyarázni a gondolatmenetet,de eggyúttal meg is tudná oldani,annak nagyon hálás lennék
A feladat:

Egy rakéta melynek tömege üresen 1 tonna,a világűrben gyorsul 0-ról,v sebességre.Mennyi ez a v sebesség,ha a tolóerőt adó,a hajtóműből kilövellő sebessége a rakétához képest 1000 m/s , a hajtóanyag teljes tömege 2000 kg,a rakéta a teljes hajtóanyagot 100 s alatt bocsátja ki.
Jelenleg 1 felhasználó nézi ezt a kérdést.
#fizika, #könnyű, #hajtóanyag, #rakéta
0
Középiskola / Fizika

Válaszok

2
Newton III. törvényéből kiindulva a hajtóanyag és a rakéta ugyanazzal az erővel hatnak egymásra. A pillanatnyi erőlökések arányosak a lendületváltozásokkal:
egy adott pillanatban az üzemanyag lendületváltozása `DeltaI_1=-Deltamcdotv_"hajtóanyag"`

a `Deltam`-et úgy kell elképzelni, hogy a hajtóanyag tömege100 s alatt 2000-ről 0 kg-ra csökken, és egy adott időpillanatban egy kis tömeg tűnik el a hajtóanyagból és tesz szert valamekkora lendületre. Egyébként `Deltam` előjele negatív, hiszen fogy. A mínuszjellel tesszük pozitívvá a lendületváltozást

ugyanez a lendületváltozás megvan a rakétánál is, de a rakétának a tömege is változik, méghozzá időben a következő képlettel:

`m(t)=3000-frac{2000t}{100}` , ebből a tömeg változása időegységenként differenciálással: `m'(t)=-20`

ez egy lineáris monoton csökkenő függvény, 3000 kg-ról indul és 1000 kg-on áll meg 100 s után

a lendületváltozást a sebesség változásával kell figyelembe vennünk, tehát `DeltaI_2=m(t)cdotDeltav`

a sebességváltozás megadható a pillanatnyi gyorsulással: `Deltav=a(t)cdotDeltat`

a két lendületváltozás nagysága megegyezik (Newton III), tehát:

`DeltaI_1=DeltaI_2`

behelyettesítve: `-Deltamcdotv_"hajtóanyag"=m(t)cdota(t)cdotDeltat`

Szerintem ez egy differenciálegyenlet, ahol `frac{Deltam}{Deltat}=frac{dm}{dt}=m'(t)=-20`

tehát az előző összefüggést osztva `Deltat`-vel és `m(t)`-t behelyettesítve:

`-frac{dm}{dt}cdotv_"hajtóanyag"=(3000-frac{2000t}{100})cdota(t)`

majd az ismert hajtóanyagsebességet és a tömeg deriváltját beírva

`20cdot1000=(3000-frac{2000t}{100})cdota(t)`

ebből kifejezhetjük a gyorsulást, ami szintén változik az időben:

`a(t)=frac{20000}{3000-20t}=-frac{1000}{t-150}`

a gyorsulásból integrálással (t=0 s-től t=100 s-ig) kiszámolható az elért sebesség:

`v=inta(t)dt=intfrac{-1000}{t-150}dt=[-1000cdotln|t-150|]=-1000cdotlnfrac{50}{150}=1000cdot"1,0986"="1098,6 " frac{m}{s}`


Módosítva: 2 éve
0

A rakétáról tudhatjuk, hogy a 2000kg üzemanyagot 100s alatt égeti el, tehát a fogyasztása 20kg/s
Mivel azt is tudjuk, hogy 1000m/s kilépése az üzemanyagnak, ezért az 1s alatt elért inercia megváltozás a pillanatnyi tömeg * 1000*20kgm/s. A rakéta tömegéről is tudjuk, hogy 3000kgról csökken 1000kg-ra a 100s alatt. Ebből a pillanatnyi inercia megváltozásokat fel lehet írni egy integrállal, ahol a tömeget az idő függvényében kell reprezentálni, valamint a sebességet is, de ezt a pillanatnyi tömeg és a mindenkori inerciaváltozás hányadosával meg lehet tenni.
0100(3000-t*20)*(3000-t*20)/(20000kgm/s) dt avagy 0100(3000-t*20)^2/(20000kgm/s) dt= t3/150 - 3t2 + 450t, amit ha az integrálási határokba behelyettesítesz 21667kgm/s-ot kapsz, ezt elosztva a rakéta tömegével pedig 2166m/s-ot
Módosítva: 2 éve
1