Principiul ridicarii rachetei

Am nevoie de un raspuns avizat.

Vreau sa stiu daca, in momentul lansarii unei rachete in spatiu, Pamantul actioneaza cu vreo forta asupra rachetei pentru ca aceasta sa se ridice.

E clar ca forta gravitationala a Pamantului tine racheta pe suprafata sa.
Dar, in momentul lansarii, ce forte apar intre Pamant (scoarta terestra) si racheta, astfel incat racheta sa fie in stare sa invinga forta de atractie a Pamantului? Si, mai ales, prin ce se propaga aceste forte? Prin presiunea exercitata de gazele emise de reactor, etc?

Multumesc.

Principiile  ridicarii unei rachete se bazeaza pe principiul newtonian " pentru fiecare actiune exista o reactiune egala si de sens contrar"  si pe legea conservarii impulsului. Racheta foloseste un motor de propulsie cu combustibil lichid sau gazos.  Forta necesara ridicarii de la sol se obtine prin ejectarea cu viteza foarte mare a gazelor rezultate in urma arderii combustibilului ! Pamantul actioneaza asupra rachetei doar prin forta gravitationala !

Nu cred ca sunt alte forte importante care intervin in acest proces. Presupun ca nu exista vreo forta de care sa nu fi invatat la scoala si sa conteze.
Actiunea reprezinta aruncarea particulelor ce rezulta din arderea combustibilului. Actiunea de sens opus se creaza o forta care, atunci cand depaseste pe cea gravitationala, cauzeaza naveta sa se ridice.
Bineinteles ca sunt si alte forte, spre exemplu cand inca nu a decolat va fi si o oarecare presiune intre naveta si pamant, dar cred ca nu este mare deoarece nu este un spatiu inchis si se disipa repede. Apoi sunt vantul si diversele turbulente, frecarea cu aerul (care devine importanta la o anumita viteza), inertia din rotatia pamantului (insa cred ca va conta doar la calculul traiectoriei).
Pentru o opinie avizata nu stiu daca vei gasi un expert in propulsia rachetelor.

Edited by senoctar, 14 May 2009 - 22:17.

F = M x V
Forta de reactie in Newtoni metru este egala cu masa ejectata de gaze/sec x viteza lor de destindere in ajutaj.

Motoarele cu reactie bazate pe gaze ejectate, sunt o metoda foarte primitiva, foarte arhaica, si cu randament f. mic, inca utilizata de oameni pt. obtinerea fortei de propulsie necesara deplasarii cu viteze ceva mai mari.
Gravitatia Terrei este invinsa atunci cand se depaseste asa numita prima viteza cosmica, respectiv peste 7,9 km/sec.

Edited by loock, 14 May 2009 - 22:29.

 Nicely_no1, on May 14 2009, 22:11, said:

Pai racheta sa "impinge" de Pamant, nu?
Automat inseamna ca Pamantul "impinge" si el racheta.
Depinde cum vezi problema.

Poti privi si asa. Daca Pamantul ar sufla cu putere printr-un geiser de ex in spatele unei rachete, aceasta la randul ei s-ar ridica.

Initial, asupra rachetei actioneaza doar forta gravitationala a Pamantului. Corect? Corect.
Apoi, racheta incepe sa "impinga" Pamantul din ce in ce mai tare, pe masura de presiunea si viteza gazelor evacuate creste.
Conform principiului actiunii si reactiunii, inseamna ca Pamantul impinge la randul lui racheta. Bineinteles, aceasta forta o poti privi ca o "forta de rezistenta". Daca racheta nu se impinge de Pamant, atunci cum invinge forta gravitationala?

 loock, on May 14 2009, 23:18, said:

Ok, asa e. Deci inseamna ca Pamantul actioneaza cu o forta asupra rachetei in momentul desprinderii, nu?
Bineinteles, in continuare racheta isi mareste viteza prin antrenarea atmosferei inconjuratoare pe care daca o privim ca apartinand ansamblului Pamant-atmosfera, tot de Pamant de impinge sa plece in Cosmos, nu?

Si atunci, daca racheta impinge Pamantul, inseamna ca si Pamantul impinge racheta.

Terra trage racheta, nu o impinge; reactiunea  ar consta in inertia masei rachetei, inertie care  insa trebuie depasita de fapt in directie opusa pt. a o accelera.
Legat de atmosfera, da, ea tine de Terra, si prin franarea aerodinamica actioneaza cu o forta foarte semnificativa, contra deplasarii rachetei; chiar de la viteze relativ modeste, franarea aerodinamica este mai importanta decat inertia masei unui vehicul aerian, si ajunge repede sa o depaseasca, a.i. in atmosfera, inertia masei devine chiar nesemnificativa.

Exemplul cu geiserul nu este comparabil cu forta de reactie/recul, deoarece el implica utilizarea energiei cinetice cu un anumit randament, formand astfel o forta de repulsie.
Motoarele repulsoare pot utiliza f. bine si combustibil aflat in racheta, cu performante care ajung usor MULT mai mari decat la motoarele reactive, deoarece chiar si cu un randament mic, ele utilizeaza energia cinetica : M x V ²/2 ....
Intrebarea interesanta ar fi: cine interzice utilizarea motoarelor repulsoare - comunitatea galactica, sau prostia umana ?...

Edited by loock, 15 May 2009 - 09:38.

Cred ca mai e ceva de comentat aici.

Cata vreme racheta e aproape de pamant suprapresiune creata in spatele rachetei prin evacuarea gazelor nu se disipa decat in lateral si in sus, jos fiind pamantul, deci propulsia e mai eficienta. Dupa ce racheta se ridica la o distanta oarecare de pamant, gradul de libertate a expansiunii gazelor creste si deci forta de impingere is sus scade.

Puneti dusul prin care curge apa cu presiune cu fata la un perete si veti simti acel surplus de forta, fata de cazul in care dusul arunca apa in gol.


Intrebarea care apare, surplusul de forta datorat apropierii de pamant e tot de natura fortei tractoare (adica aceea de evacuare a gazelor arse) sau e de alta natura? Parerea mea e ca e de aceeasi natura, suprapresiunea fiind creata de gazele aruncate de catre racheta.

 accelerator, on May 15 2009, 11:22, said:

Hai sa pun intrebarea mea mai simplu:

Racheta se impinge sau nu de scoarta terestra cand porneste?

Ca daca da, asta dpdv fizic inseamna ca rachheta aplica o forta pe scoarta terestra, ceea ce, cf principiului actiunii si reactiunii, inseamna ca si Pamantul, la nivelul scoartei, aplica o forta indreptata in sus asupra rachetei. Cu cat racheta aplica o forta mai mare pe scoarta terestra, cu atat creste si reactiunea Pamantului, pana la momentul sa-i zicem critic, cand forta gravitationala este egalata ca si marime de forta de reactiune care insa are sens contrar.
In acest moment, racheta sta pluteste deasupra Pamantului, dar are inca viteza relativa fata de Pamant de 0 m/s.

Forta prin care racheta respinge Pamantul se propaga de la propulsoare (care se afla initial undeva la cativa metri deasupra solului) catre sol prin coloana de gaze care coboara cu presiune din reactoare.

Eu zic ca, in momentul desprinderii, forta cea mai importanta care ii permite rachetei sa se ridice este forta de reactie a Pamantului asupra rachetei. Nu zic ca e singura, doar ca este cea mai importanta. Altii zic ca nu e asa. Altii zic ca daca ai lansa racheta de la 20 de m fata de pamant sau de la 1 km deasupra lui, e totuna.

Pai ARCA vor sa-si lanseze racheta de la nus cati kilometri de suprafata acolo cum e?
Greutatea rachetei scade considerabil daca o lanseaza de mai sus, pentru ca e mai putina atmosfera de strabatut, si mai putin densa cred ca e clar de ce e economia. Ca se impinge in sol cand e chiar langa el nu inseamna mai nimic fata de avanajul asta

Forta data de gazul care se indeparteaza de racheta e cea care o ridica, faptul ca apasa pe Pamant jetul, si efectul acestuia asupra felului in care curge gazul, nu-mi pare ca ar insemna ca se impinge racheta in sol.

M-am gandit cam cum se explica chestia cu dusul, uite lume ce prostie mi-a trecut prin cap:
Suma suprafetelor gaurelelor ori presiunea dinamica da forta asupra capului dusului.
Daca apa e libera preiunea in capul dusului scade pentru ca iese repede, dar daca viteza apei in furtun e aproape de 0 presiunea la iesire e aproape de cea din retea(mare) si atunci forta e mai mare.
Ii bine?
Analogie cu curentul electric: avem o baterie P~U si viteza apei~densitatea de curent, atunci ca sa fie U mare punem o rezistenta mare, iar curentul electric scade.
Cred...

Impingerea gazelor in sol e un beneficiu infim, care se pierde imediat ce racheta a luat putina inaltime. Rachtele consuma cel mai mult imediat dupa lansare.


Ideal ar fi sa fie o baza de lansare pe orbita, consum mult mai redus de combustibil si mult mai putine batai de cap. Baza orbitala ar fi aprovizionata de la pamant cu baloane cu heliu ajutate in momentul in care nu mai urca in inaltime de anumite fuzete care sa consume combustibil conventional. Aberez si eu  

 accelerator, on May 15 2009, 14:05, said:

De ce este un beneficiu infim?
Pana la urma de unde provine forta care anuleaza forta gravitationala?
Eu ma refer numai pana la momentul in care racheta incepe sa se miste in sus.

Cred ca cel mai simplu mod de a demonstra functionarea rachetei este lasarea libera a unui balon umflat. Aerul care iese impinge balonul.


La racheta efectul este insa si mai puternic, dat fiind ca gazele ies din ajutajul motorului cu temperatura si presiune mare, deci se destind si dupa aceea, impingand racheta inainte. Practic, este ca si urma pe care o lasa in urma un avion, la inceput este foarte fina, dar cu cat este mai in urma avionului, aceasta devine mai groasa. In afara de efectul de reactie, ar mai fi si acest efect.


Efectul "de sol" poate fi folosit in anumite cazuri, de fapt chiar este folosit la rachetele militare, care pleaca din niste "tuburi" sau "puturi" de lansare, pentru a imprima o viteza initiala mare.
La o racheta cosmica, cred ca aceste lucruri sunt chiar de evitat, deoarece temperatura mare creata intr-o incinta ar pune in pericol racheta. Gazele sunt chiar redirectionate pentru a minimiza daunele, mai ales ca de pe aceeasi platforma se pot lansa si alte rachete.

 nelu97, on May 15 2009, 14:38, said:

Da, dar parerea mea este ca gazele care ies cu putere actioneaza ca un piston sa-i zicem hidraulic asupra ei, atata timp cat presiunea jetului care se loveste de sol este suficient de mare. Pe urma, asa cum zici, gazele trebuie dispersate, altfel ar topi probabil partil ale rachetei.

Eu nu contest ca nu se pot face lansari de la mari altitudini, pentru ca ele chiar se realizeaza.
Ma refer strict la forta exercitata de coloana de gaze asupra solului.

Daca am pune pe sol un aparat care sa masoare forta chiar sub racheta, eu zic ca, cu siguranta, acesta va indica valori mari in primele secunde de la ignitie. Si asta din cauza presiunii imense care se creeaza intre sol si platanele reactoarelor in acel interval.
Bineinteles, presiunea coloanei de gaze tinde sa se egalizeze cu cea atmosferica, dar viteza cu care ies gazele face ca, temporar, presiunea intre racheta si sol sa fie mare.

 nelu97, on May 15 2009, 14:38, said:

Cred ca principiul este asemanator.
Ce se intampla daca lasam balonul liber de la 1m de sol, si ce se intampla in primele fractiuni de secunda daca il lansam de la 1cm?
Conform "teoriei" mele, daca il lasam de la 1cm, vom obtine o desprindere mai puternica tocmai pentru ca solul opune o rezistenta mai mare decat aerul. Bineinteles, aceasta rezistenta se manifesta atata timp cat forta generata de presiunea interna a balonului intra in contact direct cu solul. Pe urma, pa.

pamantul nu exercita decat o forta de atractie

 nano2k, on May 15 2009, 14:31, said:

E un beneficiu infim pt ca se anuleaza rapid de indata ce racheta s-a departat de sol.

Forta care continua sa impinga racheta in sus e forta de reactie, tu arunci gazele arse in jos, acestea te imping in sus. Asta e  forta care face racheta sa se ridice in spatiul cosmic.

 accelerator, on May 15 2009, 18:18, said:

Te rog citeste cu atentie problema mea.
Eu ma refer la momentele care premerg desprinderea efectiva a rachetei de sol.
Ce se intampla pe urma, este o alta discutie.
Eu m-am limitat numai la desprindere. Daca ramanem in cadrul asta, atunci beneficiul nu e infim, ci crucial (parerea mea).

Din pacate este chiar invers, nu prea este nici un beneficiu, ba chiar din contra, cel putin la o lansare de pe o platforma deschisa...
Am amintit mai sus ca forta de reactie depinde de masa si viteza de destindere a gazelor in ajutaj.
Este evident ca o presiune exterioara mai mare, efectul de sol, presiunea datorata chiar gazelor evacuate, plus presiunea mai mare a mediului la altitudine mica, permite o destindere semnificativ mai lenta a gazelor in ajutaj, deci forta de reactie este semnificativ redusa.
Noroc cu ceva mic ajutor dat de forta de repulsie, si ea f. mica - atat din cauza aceleiasi viteze mici de destindere datorata presiunii exterioare prea mari, cat si datorita platformei deschise...
Cat despre importanta desprinderii, tot cam asa : o racheta este de obicei supusa unei accelerari in urma functionarii motorului pe o anumita perioada de timp, care actioneaza cu o forta constanta sau nu, atata vreme cat forta generata este mai mare decat inertia masei rachetei - de asta se si numeste racheta, si nu glont sau schija aruncata brusc de o explozie.
Intr-o accelerare, un moment  se poate aprecia atat ca un timp T ₁ - consecutiv celui anterior, cat si ca un timp T₀, anterior accelerarii realizate in urmatoarea perioada de aplicare a fortei de propulsie. ...

Edited by loock, 15 May 2009 - 21:23.

 loock, on May 15 2009, 22:02, said:

Deci tu zici ca racheta nu "se ajuta" de scoarta terestra la pornire?
Adica daca sub racheta am pune un aparat de masura a fortei, aparatul nu ar inregistra valori considerabile?