Raketenantrieb und Impulserhaltung

Ich lese gerade einige Vorlesungsskripte von Physik 1 durch und in einem Kapitel über die Dynamik des Massenpunkts gibt es ein Beispiel für den Raketenantrieb.

Lassen v sei die Geschwindigkeit der Rakete relativ zu einem externen Beobachter, u sei die Austrittsgeschwindigkeit des Gases relativ zur Rakete und M ( T ) sei die Masse der Rakete zum Zeitpunkt T . Der Gesamtimpuls dieses Systems nach einer kurzen Instanz ist

P ( T + D T ) = ( M D M ) ( v + D v ) + D M ( v u ) = M v + M D v v D M D M D v + v D M u D M M v + M D v u D M ,
Wo D M ist die Masse des ausgestoßenen Gases, und aufgrund der Impulserhaltung haben wir
P ( T + D T ) P ( T ) M v + M D v u D M M v = M D v u D M = 0 ,
dh M D v = u D M oder M D v D T = u D M D T . Durch Integrieren gelangen wir zu
T 0 T D v D T ' D T ' = T 0 T u M ( T ' ) D M D T ' D T '
und um das Integral auf der rechten Seite zu lösen, verwendet der Schreiber D M = D M .

Frage: Warum gibt es ein negatives Vorzeichen und nicht nur D M = D M ? Wie wichtig ist es? Bisher habe ich den Begriff immer verstanden D M eine sehr kleine Massenänderung, die immer positiv wäre. Ist das falsch? Wenn ja, wie muss ich diesen Begriff sonst interpretieren?

Vielen Dank im Voraus für jede Hilfe.

Antworten (1)

M reduziert sich. Daher, D M hat einen negativen Wert.

Im Gegensatz dazu sieht man in den obigen Gleichungen an M D M Begriff. Hier können wir das sehen M wird nur reduziert, wenn D M hat einen positiven Wert.

Mit anderen Worten, im Laufe der Zeit wird die herausgeschleuderte Masse ( M ) nimmt also zu D M ist positiv. Im Gegensatz, M nimmt also ab D M ist negativ. Aber | D M | = | D M | durch Massenerhaltung, also D M = D M .

Der D Das Symbol wird immer zum Erhöhen beim Integrieren verwendet.

Man kann es auch so sehen: wenn M steigt um D M , ihnen M sinkt um D M . Aber, D M = Wechsel in m = ( M D M ) M = D M