Ich weiß, es ist ein großer und verwirrender Titel, wenn jemand ihn verbessern könnte, wäre ich dankbar.
Meine Frage ist ein Gedankenexperiment.
Wenn kinetische Energie relativ zu anderen Objekten ist und sich die Gesamtenergie eines Systems nicht ändert, was würde passieren, wenn in einem völlig leeren Universum neben der Existenz einer einfachen Rakete diese einfache Rakete ihren Motor startet?
Nun, der Verbrennungsprozess würde die potentielle Energie des Treibstoffs in mechanische Energie umwandeln, Verbrennungsprodukte auf eine Seite schieben und, durch Newtons drittes Gesetz, die Rakete auf die andere. Die Rakete hat also Energie gewonnen, und das sollte kinetische Energie sein, aber die Hypothese ist, dass es keine anderen Objekte in diesem Universum gibt, also gibt es keine relative Position, um die Position der Rakete zu vergleichen. Wohin also ist diese fehlende Energie gegangen?
Was vermisse ich?
Raketen arbeiten, indem sie Abgase mit hoher Geschwindigkeit ausstoßen, was durch Erhaltung des Impulses dazu führt, dass sich die Rakete in die entgegengesetzte Richtung bewegt. Da auf das Raketenabgassystem keine äußeren Kräfte einwirken, gibt sein Massenschwerpunkt einen Trägheitsbezugsrahmen an. Dies ist der Referenzrahmen, in dem wir die Änderung der kinetischen Energie der Rakete (und des Abgases) messen können.
Wenn Sie eine Waffe abfeuern, spüren Sie einen Rückstoß , da der auf die Kugel übertragene Impuls einen gleichen und entgegengesetzten Impuls haben muss, der auf den Körper der Waffe selbst übertragen wird. Kurz gesagt, Sie drücken den Abzug, die winzige Kugel schießt nach vorne, und Sie und die Waffe erhalten zusammen als einzelnes System einen gleichen Impuls, der über die weitaus größere Masse verteilt wird, die Sie nach hinten drückt.
Eine Rakete funktioniert nach dem gleichen Prinzip, nur umgekehrt. Anstatt Kraft auf die Waffe als Nebeneffekt der Kraftanwendung auf das Projektil (die Kugel) auszuüben, wenden Sie Kraft auf das Projektil an, in diesem Fall Abgase, als Nebeneffekt der Kraftanwendung auf die Rakete. Die Gase schießen mit einem Impuls nach unten, der dem der Rakete entspricht und entgegengesetzt ist, die nach oben schießt, vorausgesetzt, Sie versuchen, Ihre Rakete ins All zu bringen.
Dieser Verlust an Abgasmasse ermöglicht es einer Rakete, sich zu bewegen, ohne die Sie Recht hätten, und es würde einige Schwierigkeiten geben, die Bewegung der Rakete innerhalb der Grenzen der Newtonschen Mechanik zu erklären.
Als Bezugsrahmen können Sie Ihren Rahmen an der Rakete selbst befestigen. In diesem Fall haben Sie einen Trägheitsbezugsrahmen, der den Massenverlust zum Auspuff berücksichtigen muss. Oder Sie können etwas abenteuerlustiger sein und Ihren Rahmen an den Abgasen befestigen, was für kurze Zeitabschnitte gültig ist, aber weitaus schwieriger, wenn Sie die Gesamtzeit berücksichtigen möchten, in der sich die Rakete bewegt. Oder Sie können Ihren Rahmen an einem Punkt im Raum befestigen, an dem sich die Rakete in einer bestimmten Bewegung befindet, und Sie werden feststellen, dass zwei gleiche und entgegengesetzte Impulse auf die Rakete ausgeübt werden, die in eine Richtung geht, und die Gase in die andere, obwohl die Gase dies eindeutig tun mit viel höherer Geschwindigkeit unterwegs sein. Es liegt an Ihnen, wie weit Sie es nehmen wollen!
Schließlich, um Ihre letzte Frage anzusprechen, Ihr leeres Universum beginnt mit einer Rakete, komplett mit dem Treibstoff, den sie dann verbrennen und als Abgase ausstoßen wird. Diese Gase verschwinden nicht aus dem Universum, sobald sie die Rakete verlassen, und Sie haben ein fast leeres Universum, das eine Rakete und eine Menge sich schnell bewegendes Gas enthält. Das fehlt dir.
Es ging um die kinetische Energie des Raketenauspuffs
Teodoro
Keith Knauber
Teodoro
Adrian Howard
Keith Knauber
Der Umweltschützer