Двигатель для межзвёздных перелётов

[Technecy]

Ну во первых скорости света не достичь.

Во первых это не важно.

Во вторых скорость истечения должна быть оптимальной, а значит равной скорости корабля в текущий момент

Во вторых что сие значит? Зачем скорости истечения быть равной скорости корабля в текущий момент?

теоретически - до скорости, сколь угодно близкой к скорости света.

за сколь угодно долгое время.
Почему?

[Mercury127]

за сколь угодно долгое время.
Почему?

очевидно, потому что отбрасываемая в реактивном движении масса РТ не может быть больше или равна начальной массе ракеты с ПН...
точнее, равна то она может быть, только тогда вся ракета, включая топливо, двигатели, корпус и пилота, должны состоять из фотонов...

[Technecy]

очевидно, потому что отбрасываемая в реактивном движении масса РТ не может быть больше или равна начальной массе ракеты с ПН...

Напомню, у нас энерговооруженность 100500. Т.е. 1 кг топлива двигает 100500 кг ПН. (Вот такое вот чудотопливо, "Технециум+100500" называется )

[Mercury127]

И? Пилот то ведь все равно не из фотонов будет?
Значит, он ненулевой массы. А на разгон ненулевой массы до скорости света требуется БЕСКОНЕЧНОЕ колво энергии. Что больше любого 100500.

[Technecy]

А на разгон ненулевой массы до скорости света требуется БЕСКОНЕЧНОЕ колво энергии

Не совсем. е=мс2. В принципе, если остановить фотон, его энергия будет равна 0. Как и любого другого тела. А так как фотон, энергией всё таки обладает, и скоростью обладает. Стало быть и масса у него таки йесть.
О чём это я. Ах да.
Нет в этой формуле и признаков на бесконечное кол-во энергии. Вполне определённое. Можно даже посчитать.
Но оставим пока проблему релятивистских эффектов со всеми её вывертами. Вопрос не в этом. Скорость света это просто константа. С таким же успехом можно было взять скорость смеха или банальные 100 кмвч.
Вопрос принципиально стоит, можно ли разогнать корабль свыше скорости истечения рабочего тела?
Так как у нас в распоряжении фотонный грузовик "Тахмасиб-2", то скорость истечения рабочего тела равна скорости света.
Да/нет и почему.

[Mercury127]

Вопрос не в этом. Скорость света это просто константа.

вы правда не понимаете разницу между физ константой и смехом?
от того, что кому то смешно, физические константы не меняются.
а вот если вдруг физические константы изменятся - многим во Вселенной станет совсем НЕ смешно...

Вопрос принципиально стоит, можно ли разогнать корабль свыше скорости истечения рабочего тела?

Если захотите ещё что-нибудь посчитать, что летает быстрее, то лучше использовать релятивистскую формулу Циолковского:

Здесь u — это скорость истечения рабочего тела (c для микроволн), m — масса после разгона, а m₀ — начальная масса.
___________
Исправил. Убрал дельту при скорости. В релятивистском случае понятие "характеристическая скорость" теряет смысл, так как преобразования Галилея больше не являются геометрической симметрией (простой закон сложения скоростей не работает). Формула Циолковского верна в инерциальной системе отсчёта, в которой ракета изначально покоится (но скорость истечения измерена относительно ракеты).

В релятивистском случае понятие "характеристическая скорость" теряет смысл

Кстати, если кому интересно. В релятивистском случае зато имеет смысл понятие "характеристический параметр быстроты" или "характеристический угол гиперболического поворота". Ведь угол поворота — инвариант, то есть, одинаков, из какой системы координат ни смотри. Релятивистскую формулу Циолковского можно переписать в очень простом и красивом виде (и очень похожем на ньютоновский вид):

Здесь обозначено и , где — это тот самый гиперболический угол поворота и есть. Эта формула верна уже в любой системе отсчёта. В таком виде гораздо прозрачнее переход к обычной формуле Циолковского при малых скоростях движения.
__________
Исправил на , а то уж больно было похоже на .

подставляем u = 1/1000 c = 300 km/sec, получаем
\[\frac{M}{m}=\left(\frac{c+v}{c-v}\right)^{500}\]
где М полная масса ракеты, m - пустая.
подставляем v = 2/1000 c = 600 km/sec, получаем
\[\frac{M}{m}=\left(\frac{1+0.002}{c-0.002}\right)^{500} = e^2\]
как и в классическом случае
\[\frac{M}{m}=exp\left(\frac{v}{u}\right)\]

подставляем v = c, получаем
\[\frac{M}{m}=\left(\frac{c+c}{c-c}\right)^{500} = \infty\]
в классическом случае
\[\frac{M}{m}=exp\left(\frac{с}{0.001с}\right) = e^{1000}\]

подставляем u = c, получаем
\[\frac{M}{m}=\sqrt{\frac{c+v}{c-v}}\]
подставляем v = c, получаем
\[\frac{M}{m}=\sqrt{\frac{c+c}{c-c}} = \infty\]
в классическом случае
\[\frac{M}{m}=exp\left(\frac{с}{с}\right) = e\]

[Technecy]

вы правда не понимаете разницу между физ константой и смехом?

Я то всё прекрасно понимаю.

а вот если вдруг физические константы изменятся - многим во Вселенной станет совсем НЕ смешно...

Этих "МНОГИХ" можно по пальцам рук сосчитать. Даже на ногах загибать не придётся.
Так что, переживём.
А теперь серьёзно.
Вот что вы тут на доске нарисовали то? Вопрос был про скорость, а не про массу до и после.

[Mercury127]

Дык если для достижения некоторой скорости требуется бесконечная масса топлива - ответ, по моему, очевиден?

[Technecy]

Дык если для достижения некоторой скорости требуется бесконечная масса топлива - ответ, по моему, очевиден?

Не совсем очевиден. Тут нигде, на доске, не написано о бесконечной массе топлива. Тут фигурирует масса ракеты в целом. Которая в конце концов в конце пути превращается в 0, почему то. А вот отношение первоначальной массы к 0 уже и есть эта ваша бесконечность.
Ну же. Летают же сегодня ракеты быстрее скорости истечения. Почему Тахмасиб-2 не полетит быстрее фотона?
ЗЫ. У вас там формула вверхногами. с-с должно быть в верхней части дроби с+с внизу.

[Mercury127]

Нет, у меня все правильно. Я специально для наглядности перевернул.
А если для вас нулевая масса, оставшаяся после разгона, на весь остаток ракеты, включая пилота, баки и двигатель, в порядке вещей - то зачем вам вообще межзвездный двигатель?
Вы ведь и так, имея нулевую массу, являетесь неизвестным науке видом чисто фотонного разума, и можете бесплатно и за нулевое собственное время летать от одной галактики к другой.
Нужно просто захотеть.

[Technecy]

Нет, у меня все правильно. Я специально для наглядности перевернул.
А если для вас нулевая масса, оставшаяся после разгона, на весь остаток ракеты, включая пилота, баки и двигатель, в порядке вещей - то зачем вам вообще межзвездный двигатель?
Вы ведь и так, имея нулевую массу, являетесь неизвестным науке видом чисто фотонного разума, и можете бесплатно и за нулевое собственное время летать от одной галактики к другой.
Нужно просто захотеть.

Ну... Для вас я и есть чисто фотонный разум в виде букв на экране. Именно таким вы меня и видите, и воспринимаете через призму собственных эмоций.
А на самом деле...Не так всё просто.
Почему такой странный вопрос когда всё очевидно? Мне просто интересно в плане понимания физики процесса. Ткнуть в формулу и сказать "ВОТ!" может каждый. Главное, как он это реально понимает.

Я специально для наглядности перевернул.

Для наглядности чего? Думаете "восьмёрка на боку" выглядит более пугающе чем 0? Ошибаетесь.
С нулевой массой тоже не всё гладко. Нулевая относительно чего? Как бы понятно да?
Хотя йа вообще то не об этом.

[Mercury127]

Думаете "восьмёрка на боку" выглядит более пугающе чем 0? Ошибаетесь.

лично мне нагляднее отношение ПОЛНОЙ массы к полезной.
типа если мы хотим разогнать 1 т груза до скорости 600 км/с (или м/с, не важно), имея топливо с истечением 300 км/с (или соот 300 м/с) - значит полная масса ракеты будет не менее 7,389 т. это нагляднее, чем из 1 т полной массы выводить 0,135 т полезной.
но вы, пожалуй, правы. из оригиналной формулы все еще лучше видно:
\[\left(\frac{c-v}{c+v}\right)^\frac{c}{2u}\]
при v = с дает нуль независимо от u.
те сколько бы полной массы m0 ни взяли, m, "разогнанная до скорости света", будет тождетсвенно ранва нулю. те до це ничего не разгонится - ни протон, ни электрон, ни нейтрино.

С нулевой массой тоже не всё гладко. Нулевая относительно чего?

речь о массе покоя. она не бывает относительно чего то, если мы сейчас не полезем в квантовую электродинамику с ее перенормировками... а я туда не полезу, потому что ее не знаю.
у фотона НЕТ массы. у него есть импульс p, и энергия E = pc. переводить их в некую "эффектиную массу" нельзя.

Мне просто интересно в плане понимания физики процесса.

хорошо.
я ведь уже писал, что ТО естесвенно вытекает из опытов Майкельсона и формул Лоренца.
формулы Лоренца СОЗНАТЕЛЬНО выведены с целью соот опытам Майкельсона о постоянтве скорости света.
но попутно из них же вытекает, что ЭТА ЖЕ скорость - максималная, быстрее ничего нет.
результат получился сногсшибающим для классической физики, но это не со зла, просто Вселенная несколько сложнее, чем казалось...
так вот, пока что и СТО и ОТО выдержали все проверки, которыне им предлагало человечество. недавно вон наблюдали грав покраснение света звезды, пролетавшей близко от ЧД в центре МП. соот формулам ТО сочли удовлетворительным.
СТО же регулярно проверяется в разгонах элементарных частиц.
ПРОВЕРКУ РФЦ человечкство пока что напрямую провести не в состоянии. но вряд ли стоит за это цепляться.

[6th Book]

просто Вселенная несколько сложнее, чем казалось...

Это точно.
Взять тот же Лорентц-фактор (гамма). СТО ему ведь не запрещает быть сколь угодно большим ? А Вселенная запрещает ...

[petrovich1964]

Пусть у нас пупердвигатель, который использует в качестве рабочего тела космическую пыль вокруг корабля.
Нужна лишь энергия для ускорения этой пыли (межзвёздного газа) относительно корабля, в сторону хвоста.
Сколько нужно килограммов урана, чтобы разогнать тонну корабля до скорости 30 000 км/сек?

[Андрей Курилов]

Это вроде была специфическая тема, а не почемучка по школьной физике

[Technecy]

те сколько бы полной массы m0 ни взяли, m, "разогнанная до скорости света", будет тождетсвенно ранва нулю. те до це ничего не разгонится - ни протон, ни электрон, ни нейтрино.

Да. Тождественно равна 0. НО. С чего вы взяли что не разгонится? Если чего то не фиксируется, не значит что этого нет. Видите, какие разные выводы из одного и того-же факта.

речь о массе покоя. она не бывает относительно чего то,

Тогда её вообще не бывает. Ибо не измеренное- есть не существует и мы понятия не имеем чему она равна.

у фотона НЕТ массы. у него есть импульс p, и энергия E = pc.

Можете как то объяснить как получается импульс p при m=0?
Напомню формулу импульса p=mv. где p и v векторные величины, а m скаляр(считайте что тоже самое что коэффициент).
Ну или так E=m*v*c. При v=c, Е=mc2.

[Mercury127]

Я устал. Я мухожук. Пусть местные профессоры ответят, их много, а я один...

[MenFrame]

Зачем скорости истечения быть равной скорости корабля в текущий момент?

Для того чтобы энергия тратилась на разгон корабля, а не на нагрев вселенной.

Да/нет и почему

Потому что скорость света предельная скорость во вселенной. Подробности в СТО.

Можете как то объяснить как получается импульс p при m=0?

Фотон не имеет массы покоя, но у него есть энергия которая эквивалентна массе.

[petrovich1964]

Цитата: Technecy от Вчера в 12:51:43
Зачем скорости истечения быть равной скорости корабля в текущий момент?
Для того чтобы энергия тратилась на разгон корабля, а не на нагрев вселенной.

В момент старта ракеты скорость газов равна нулю?
И вообще есть закон сохранения импульса.
m1v1+m2v2=m1v1′+m2v2′ .

[MenFrame]

В момент старта ракеты скорость газов равна нулю?

В идеале да, в реальности нужен бесконечный запас рабочего тела. Думаю ионник должен работать в интервале 100-10% от максимальной скорости чтобы показать приличный кпд.