Парадоксы ракеты. Еще о парадоксах ракеты

Парадоксы ракеты. Еще о парадоксах ракеты

Ари Абрамович Штернфельд, некогда известный популяризатор космонавтики, написал в конце 1930-х годов две статьи, которые могут удивить и сегодня. «Техника — молодежи», 1940, №№ 1, 12.

Жанры: Астрономия и Космос, Физика
Серии: -
Всего страниц: 6
ISBN: -
Год издания: Не установлен
Формат: Полный

Парадоксы ракеты. Еще о парадоксах ракеты читать онлайн бесплатно

Шрифт
Интервал


Среди различных тепловых двигателей особое место занимает ракета. Ей принадлежит будущее. Скорости ракетного корабля во много раз превосходят скорости всех других летательных аппаратов. Недаром с ракетой связана заветная мечта человечества о межпланетных сообщениях.

Ракетный двигатель отличается некоторыми особенностями. Этого не учитывают иногда даже многие специалисты. Между тем при решении проблем ракетоплавания необходимо отрешиться от обычных представлений, сложившихся при работе с другими двигателями. Об этом свидетельствуют предлагаемые ниже «парадоксы ракеты», вскрытые А. Штернфельдом, автором труда «Введение в космонавтику», удостоенного Международной поощрительной премии по астронавтике в 1934 г.


Парадокс массы ракеты

Две ракеты подготовлены к полету. Форма и общие размеры обеих ракет одинаковы, запасы горючего тоже одинаковы. Разница только в весе: одна ракета весит 193 килограмма, другая, облегченной конструкции, весит 98 килограммов, т. е. почти вдвое меньше. Какая же из них поднимется выше?

Бесспорным считается положение, что более легкая ракета достигнет большей высоты: ведь ей придется поднимать меньший груз.

Однако исследования показывают, что это может быть не всегда так.

Произведем соответствующие вычисления для разбираемого здесь конкретного случая. Нам придется учесть скорость истечения газов, секундный расход горючего и все другие условия, которые влияют на быстроту движения ракеты.

Расчеты показывают, что тяжелая ракета весом в 193 килограмма поднимется на высоту 6725 метров, а вторая, более легкая, взлетит на высоту только 6160 метров. Таким образом, тяжелая ракета поднимется выше легкой.

В чем же секрет этого кажущегося противоречия?

Чтобы разобраться в этом, необходимо рассмотреть общие условия полета ракеты. Начнем с момента старта. Ракета отрывается от земли и летит вверх потому, что в двигателях ее непрерывно взрывается горючая смесь и энергия взрыва толкает весь аппарат все выше и выше.

Но вот наступает момент, когда все горючее израсходовано. В этот момент дальше от Земли будет находиться легкая ракета, обладающая большей скоростью подъема, чем ракета тяжелая.

Однако, когда горючее израсходовано, оба летательных аппарата продолжают еще некоторое время полет по инерции. И с этого момента как раз вступают в действие силы, приводящие к парадоксальным результатам. Что же это за силы?

Поднимаясь вверх, ракета преодолевает не только притяжение Земли, но и сопротивление воздуха. А это сопротивление растет пропорционально квадрату скорости и для быстро двигающихся тел достигает громадной величины. На высоте 80 километров плотность воздуха ничтожно мала. Современные самолеты, обладающие сравнительно небольшими скоростями, не смогли бы там летать: разреженный воздух давал бы слишком слабую опору их крыльям. Тем не менее даже в этой среде болиды и метеориты, падающие с огромной скоростью, испытывают такое колоссальное сопротивление воздуха, что сгорают, не долетев до Земли.

Теперь вернемся к ракетам. Легкая ракета начинает двигаться по инерции, обладая большей скоростью по сравнению с тяжелым аппаратом. Следовательно, ей придется преодолевать и большее сопротивление воздушной среды. Уже по одному этому она оказывается в менее выгодном положении, чем тяжелая ракета. А кроме того, она обладает и меньшими возможностями, чтобы преодолевать сопротивление воздуха. Почему? Да потому, что у нее масса значительно меньшая по сравнению с тяжелым аппаратом. А чем меньше масса летательного аппарата, тем меньше живой силы накопит он, чтобы преодолевать сопротивление воздуха при движении по инерции.

Вот почему наша тяжелая ракета за время движения по инерции не только догонит вырвавшуюся вперед легкую ракету, но и значительно перегонит ее.

Заметим, что речь все время шла о летательных аппаратах с совершенно конкретными данными. Чтобы не усложнять изложения, мы не упомянули о том, что обе ракеты — составные, т. е. каждая из них составлена из двух летательных аппаратов — верхнего и нижнего. На высоте 4 тыс. метров нижние ракеты, исчерпав весь запас горючего, отпадают, и дальнейший подъем совершают только верхние ракеты, причем в этот момент у них одна и та же скорость — 300 метров в секунду.

Парадокс остается в силе и для несоставных ракет, но в этом случае разница в высоте подъема будет менее значительна. 


Три пилота должны поставить рекорд высоты на ракетных снарядах. Для этого каждому из них  предоставлено по ракете совершенно одинаковой формы, размерив и конструкции. Запасы  горючего во всех ракетах тоже одинаковы. На рисунках показано, что сделал каждый из  летчиков, чтоб на своем снаряде подняться как можно выше.



Первый пилoт решил максимально уменьшить вес ракеты. Убрав из кабины все предметы, он даже  сам отказался от полета, считая, что пустая ракета взлетит выше, чем загруженная. По  сравнению с весом топлива вес самой ракеты стал ничтожно мал. Однако расчеты пилота не  оправдались. Облегченная ракета остановилась, как только двигатели сожгли все топливо.  Масса ее оказалась слишком мала, чтобы преодолевать сопротивление воздуха во время полета  по инерции. Ракета достигла высоты 4960 метров.


Еще от автора Ари Абрамович Штернфельд
На малой луне

Репортаж о работе космонавтов на малой луне, или как мы сейчас говорим — орбитальной космической станции. Написан за пять лет до полета Первого искусственного спутника Земли…


Рейс на Меркурий

Издано в журнаде «Юность», 1955 г., № 3.На цветной вкладке слева: «Мы не только ездили на нашем корабле-вездеходе, но я путешествовал пешком по Меркурию» (А. Штернфельд «Рейс на Меркурий», стр. 94). Худ. Н. Гришин.


Полет на Марс

Издано : журнал "Смена", 1956 г. №14Рисунки В. Воронцова и Л. Сивкова.


Великое испытание

Фантастический репортаж об одном из первых полетов в космос, осуществленном в СССР…


Рекомендуем почитать
Кандидат на убийство

Он — преуспевающий бизнесмен, водочный король России, и он же — кандидат на убийство. Виталий Варганов был одним из ведущих предпринимателей России. «Был», потому что ни «господину адвокату» Юрию Гордееву, ни многоопытному Александру Борисовичу Турецкому не удалось защитить его от пули киллера…Гордеев и предположить не мог, что случайное знакомство в ночном клубе, куда его привели профессиональные дела, может обернуться опасной схваткой с преступным синдикатом…


Израиль. Земля обетованная

Израиль – красивый уголок мира с целебным Мёртвым морем, необъятными пустынями, древними городами и зелеными заповедниками. Кто-то совершает паломничество в эти земли, кто-то едет за уникальным сокровищем, аналогов которому нет в мире, а кто-то ищет захватывающих приключений или стремится познать многовековую культуру и традиции.Это книга-путешествие через весь Израиль с остановками в самых интересных местах. История здесь на каждом шагу – история страны и автора, Елены Коротаевой, переводчицы и известного психолога-тренера, для которой Израиль остается главной любовью.


Кромешная ночь

Джим Томпсон — современный классик, признанный исследователь темных сторон человеческой натуры; своим любимым автором его называли такие мастера, как Стивен Кинг и Стэнли Кубрик (поставивший по сценариям Томпсона свои, пожалуй, лучшие фильмы). В сентябре 2010 года на российские экраны вышла поставленная Майклом Уинтерботтомом экранизация романа Томпсона «Убийца внутри меня»; теперь же вашему вниманию предлагается другой его классический роман — «Кромешная ночь».Знаменитый киллер Чарли Бигер по кличке Малый как сквозь землю провалился.


Брик-лейн

«Брик-лейн» — дебютный роман Моники Али, английской писательницы бангладешского происхождения (родилась в Дакке).Назнин, родившуюся в бангладешской деревне, выдают замуж за человека вдвое ее старше и увозят в Англию. В Лондоне она занимается тем, чего от нее ждут: ведет хозяйство и воспитывает детей, постоянно балансируя между убежденностью мужа в правильности традиционного мусульманского уклада и стремлением дочерей к современной европейской жизни. Это хрупкое равновесие нарушает Карим — молодой активист радикального движения «Бенгальские тигры».


Сферы света [Звезды]

В книге рассказывается история главного героя, который сталкивается с различными проблемами и препятствиями на протяжении всего своего путешествия. По пути он встречает множество второстепенных персонажей, которые играют важные роли в истории. Благодаря опыту главного героя книга исследует такие темы, как любовь, потеря, надежда и стойкость. По мере того, как главный герой преодолевает свои трудности, он усваивает ценные уроки жизни и растет как личность.


Жители планет

«Что такое на тех отдаленных светилах? Имеются ли достаточные основания предполагать, что и другие миры населены подобно нашему, и если жизнь есть на тех небесных землях, как на нашей подлунной, то похожа ли она на нашу жизнь? Одним словом, обитаемы ли другие миры, и, если обитаемы, жители их похожи ли на нас?».


Удивительная астрономия

Книга посвящена чрезвычайно увлекательному предмету, который, к сожалению, с недавних пор исключен из школьной программы, – астрономии. Читатель получит представление о природе Вселенной, о звездных и планетных системах, о ледяных карликах и огненных гигантах, о туманностях, звездной пыли и других удивительных объектах, узнает множество интереснейших фактов и, возможно, научится мыслить космическими масштабами. Книга адресована всем, кто любит ясной ночью разглядывать звездное небо.


Элегантная Вселенная. Суперструны, скрытые размерности и поиски окончательной теории

Книга Брайана Грина «Элегантная Вселенная» — увлекательнейшее путешествие по современной физике, которая как никогда ранее близка к пониманию того, как устроена Вселенная. Квантовый мир и теория относительности Эйнштейна, гипотеза Калуцы — Клейна и дополнительные измерения, теория суперструн и браны, Большой взрыв и мультивселенные — вот далеко не полный перечень обсуждаемых вопросов.Используя ясные аналогии, автор переводит сложные идеи современной физики и математики в образы, понятные всем и каждому.


Большой космический клуб. Часть 1

Книга «Большой космический клуб» рассчитана на широкий круг читателей и рассказывает об образовании, становлении и развитии неформальной группы стран и организаций, которые смогли запустить национальные спутники на собственных ракетах-носителях с национальных космодромов.


Пятьдесят лет в космической баллистике

Автор книги Анатолий Викторович Брыков — участник Великой Отечественной войны, лауреат Ленинской премии, заслуженный деятель науки и техники РСФСР, почетный академик и действительный член Академии космонавтики им. К. Э. Циолковского, доктор технических наук, профессор, ведущий научный сотрудник 4 Центрального научно-исследовательского института Министерства обороны Российской Федерации.С 1949 года, после окончания Московского механического института, работал в одном из ракетных научно-исследовательских институтов Академии артиллерийских наук в так называемой группе Тихонравова.