Обыкновенные водяные ракеты из пластиковых бутылок

Gematogen> Удивил!
Gematogen> Вес - это сила воздействия тела на опору. Соответственно невесомость - отсутствие таковой силы.
PopovIgor> Конечно, ракета при этом никуда не летит, а висит в воздухе.

В данном случае у ракеты нет реакции опоры. Так?
Но, если я внутри ракеты встану на весы, они покажут мой вес?
Точно так же и вода давит на стенки сосуда.
Подвесь внутри ракеты шарик массой Мш.
Перережь нить. Шарик упадет на дно ракеты.
Далее. Придадим ракете горизонтально силу F = (Мш+Мр)*g . Шарик шарик отклонится.
На какой угол? На 90 или все же на 45???
Отчего же вы воде в этом отказываете.
Убери эту силу.
Шарик вернется назад. Вода тоже.

Gematogen> В невесомости не пропадает масса тела. Ускорение свободного падения тоже не пропадает, но меняет свое значение.
Ёлки-палки!
У космонавта ничего не пропадает, ни масса, ни g и значение оно не меняет. На него действует еще одно - центростремительное, такое же по модулю, но противоположное по направлению..

PopovIgor> У космонавта ничего не пропадает, ни масса, ни g и значение оно не меняет.

Верно.

> На него действует еще одно - центростремительное, такое же по модулю, но противоположное по направлению..

Неверно.
Оно бы действовало, если бы космонавта крутили на верёвочке, тогда сила упругости верёвки давала бы это ускорение.

А верёвочки нет. На космонавта действует ТОЛЬКО сила тяжести. Поэтому он находится в свободном падении.

PopovIgor> В данном случае у ракеты нет реакции опоры. Так?
PopovIgor> Но, если я внутри ракеты встану на весы, они покажут мой вес?
С какой радости? Реакции опоры-то нет, а они именно ее и показывают.
Представь, что ты встал на весы в лифте и нажал на кнопку "вниз". Весы изменят показания в момент начала движения?
А теперь выйди из лифта, на весы положи кирпич и представь, что лифт пошел вниз с ускорением g.
Какими будут показания весов?

PopovIgor> ... ни g и значение оно не меняет...
Вообще-то основная составляющая g - гравитационное взаимодействие объектов, которое прямо пропорционально массе и обратно пропорционально квадрату расстояния между центрами масс.

PopovIgor>> ... ни g и значение оно не меняет...
Gematogen> Вообще-то основная составляющая g - гравитационное взаимодействие объектов, которое прямо пропорционально массе и обратно пропорционально квадрату расстояния между центрами масс.

Даже на орбите g слишком мало меняется, чтобы это учитывать в этом споре.
А на высоте 50м, которую мы обсуждаем, меняется ещё меньше))

Serge77> На космонавта действует ТОЛЬКО сила тяжести. Поэтому он находится в свободном падении.
Но падает не в направлении центра земли. И вместе с кораблем.

Как известно, когда космонавтов тренируют, то они вполне себе испытывают невесомость внутри самолета, делающего горку.
У нас вместо самолета ракета, а вместо космонавта - вода.

SashaPro>> Нет, не уходим, а не циклимся на одном ответе.
Gematogen> Если не хочешь получить ответ - постарайся обобщить проблему. И это получилось!

Ну да, а это тактика типичной здесь полемики. Закидать сообщениями и перевернуть их смысл, так, чтобы потом уже было нельзя найти сути, с чего всё началось.

Gematogen: "Да ты пойми - ракета падает вместе с водой и не может задержаться, чтобы дать воде опору."
Gematogen: "Чтобы было легче представить, представь, что она падает из космоса. Сопротивления воздуха нет."
SashaPro: "Но ракета поворачивается, отклоняясь от курса, когда летит на активном участке полёта - это когда есть сила тяги и двигатель работает!"

Gematogen> Вообще обсуждалось возможное смещение центра тяжести с оси при наклоне ракеты и его последствия, а не вся совокупность факторов, приводящая к отклонениям ракеты от идеальной траектории.

Ракета не может падать вместе с водой, так как она уже израсходована. Вода - рабочее тело. Но это не относится ко второй ступени, а к первой, где и начался поворот всей ракеты. Продолжился он уже в наклонённом почти горизонтальном полёте вместе с водой, находящейся во второй ступени. Причём при инерционном полёте ракеты воду во второй ступени забрасывает к верхней части в этот момент, когда сила тяги первой ступени исчезает, и начинается торможение, в том числе и за счёт воздушного потока, что совсем не способствует стабилизации дальнейшего полёта ракеты.

Gematogen> Gematogen>> По идее - при неустойчивом состоянии ракеты должен возникнуть поворачивающий момент приводящий ракету к вертикали (этакая ООС ).
SashaPro>> Интересная идея ))) А обоснования есть теоретические, практические?
Gematogen> А слабо самому вектора прикинуть?
Gematogen> Для начала - вектор тяги и силы тяжести. Складываем их - получаем вектор скорости для ЦМ. Обратно ему направлен вектор силы сопротивления. Он приложен к ЦД. Тангенцальная составляющая этого вектора создает поворачивающий момент приводящий ракету к вертикали.

Ну ты же сам пишешь: "Вообще обсуждалось возможное смещение центра тяжести с оси при наклоне ракеты и его последствия..." и вдруг обобщаешь?
Что же там за такой поворачивающий момент должен возникнуть от колебания жидкости в бутылке, я так и не понял, хотя может такое и быть по теории вероятности. А про обычную аэродинамическую стабилизацию я в курсе, да только её не обсуждали.

П.С. Вообще-то обобщать и смотреть на проблему в целом со всех её сторон считалось в КБ наивысшим полётом инженерного творчества. Так что это не есть плохо, как тут преподноситься, а совсем наоборот. Но хотя так было принято не во всех КБ, и результат их деятельности в итоге тоже был очевиден…

Ckona> Вот когда у СашиПро возникают грамматические "ляпы", или упоминания об участниках Форума в третьем лице - это я отношу к дурному воспитанию или малограмотности "от сохи", а тут - явно не выспался.

Я бы мог ответить и с примерами тем же тебе и ещё некоторым участникам форума здесь, да не буду, так как моё воспитание мне не позволяет делать это так явно и открыто. Но всё же упомяну об одном, самом смелом поступке вашего дурного воспитания, когда меня здесь выставили на всеобщий позор, думаю ты в курсе о какой теме идёт речь...

Gematogen> Но падает не в направлении центра земли.

Ускорение направлено в центр Земли, а скорость - параллельно поверхности Земли.

> И вместе с кораблем.

Какая разница?

Gematogen> Как известно, когда космонавтов тренируют, то они вполне себе испытывают невесомость внутри самолета, делающего горку.

Дело не в собственно горке. Дело в том, что самолёт входит в режим, когда тяга двигателей компенсирует сопротивление воздуха, поэтому получается состояние свободного падения, как будто нет атмосферы. А горка используется только потому, что так получается дольше поддерживать такое состояние.

Gematogen> У нас вместо самолета ракета, а вместо космонавта - вода.

Но мы же рассматриваем ракету с работающим двигателем, поэтому сравнение с таким самолётом не годится. Внутри такой ракеты нет невесомости.

Serge77> Даже на орбите g слишком мало меняется, чтобы это учитывать в этом споре.
Не так уж и мало. На МКС g=8,55 м/с/с (приблизительно).
Serge77> А на высоте 50м, которую мы обсуждаем, меняется ещё меньше))
Согласен.
Ракета, которая в Москве взлетит на 70,00 метров в Киеве взлетит на 70,06 метров. Разница обусловлена снижением g c 9,8154 до 9,8054 м/с/с

SashaPro> Причём при инерционном полёте ракеты воду во второй ступени забрасывает к верхней части в этот момент...

А вот в этом процессе, воздух может пройти через сопло миновав воду, и она уже так и останется в бутылке. В итоге тяги и старта второй ступени не будет, что собственно и видно по видео.

PopovIgor>>
PopovIgor>> Но, если я внутри ракеты встану на весы, они покажут мой вес?
Gematogen> С какой радости? Реакции опоры-то нет, а они именно ее и показывают.
Ты ответы внимательно читаешь?
Я писал : " Поднимай ракету вертикально вверх с ускорением g... ракета при этом никуда не летит, а висит в воздухе".
В данном случае у ракеты нет реакции опоры. Так?
Ведь по-вашему отсутствие реакции опор суть невесомость.
Цитирую :
Gematogen> Вес - это сила воздействия тела на опору. Соответственно невесомость - отсутствие таковой силы.
То же самое с зависшим вертолетом.
Если я встану на весы в его салоне весы не покажут мой вес???
И я и вода , мы одинаково давим на стенку сосуда, дно ракеты, пол вертолета.
Далее горизонтальная сила, отклонение и т.д. по тексту.
Мы рассматриваем движение ракеты в поле тяготения под действием внешней силы (силы тяги).
Вы утверждаете, что зеркало воды (или шарик лежащий на блюдечке внутри) будет перпендикулярно силе тяги и только ей, забывая про силу тяжести.
Вот что странно!
Бог с ней с водой. Нить на которую подвешен шарик то же совпадет с осью ракеты. Сила тяжести на него уже не действует?
Не нравиться нить, положите шарик в сферу.
Сфера - ракета. Дайте ей силу тяги под 45 к горизонту через центр.
Где будет шар? Тоже по вашему под 45 гр. ???????????????
Сила горизонтальна, а значит шар по стенке поднимется до середины?

SashaPro> Gematogen: "Да ты пойми - ракета падает вместе с водой и не может задержаться, чтобы дать воде опору."
SashaPro> Gematogen: "Чтобы было легче представить, представь, что она падает из космоса. Сопротивления воздуха нет."
Нетрудно заметить, что это попытка объяснить одно и то же явление.
SashaPro> SashaPro: "Но ракета поворачивается, отклоняясь от курса, когда летит на активном участке полёта - это когда есть сила тяги и двигатель работает!"
Да. Это, например, может говорить о перекосе сопла. И абсолютно не относится к обсуждаемой теме.
SashaPro> Ракета не может падать вместе с водой, так как она уже израсходована. Вода - рабочее тело.
Вы удивитесь, но падение ракеты является обязательной составляющей ее движения и начинается непосредственно в момент старта. Просто превалирует на старте не сила тяжести, а сила тяги.
SashaPro> Но это не относится ко второй ступени, а к первой, где и начался поворот всей ракеты.
SashaPro> Продолжился он уже в наклонённом почти горизонтальном полёте вместе с водой, находящейся во второй ступени.
Мне кажется, или Вы все время пытаетесь обсуждать видео неудачного пуска ракеты Ckona?
Вопрос поставленный Игорем этого запуска вообще не касался.
SashaPro> Причём при инерционном полёте ракеты воду во второй ступени забрасывает к верхней части в этот момент, когда сила тяги первой ступени исчезает...
При штатной работе системы разделение происходит до момента окончания силы тяги первой ступени.
SashaPro> Что же там за такой поворачивающий момент должен возникнуть от колебания жидкости в бутылке, я так и не понял...
И это правильно, так как об этом речь вообще не шла.
Для "прапорщиков" - сила сопротивления воздуха приложена к ЦД, который не совпадает с ЦТ. Боковая составляющая этой силы порождает момент.

Александр, должен Вам заметить, что мне несколько неприятен тон нашей дискуссии. Хотел бы Вам сказать, что если он останется таким-же, то я не считаю возможным и целесообразным далее ее продолжать.
С уважением.

Gematogen> Ты тут пару раз намекнул про силу тяги...
Gematogen> Пока вставь вот это:
Gematogen> =ЕСЛИ(Q22

Брат-2> , как только F2>F1 ступени и расстыкуются. Такой ответ, понятно, тебя не устроит, так как вопрос с подвохом, но как не мудри - это произойдет именно в этот момент!

Вставил. Забил абстрактную двухступенчатую сопла ф20-ф9. Штуцер гардены на второй. ф16. Р1=Р2=8 атм. М2=1,26 кг
Расцепление по опт. точке.
Сила выталкивания при расцеплении F2= 1,6*1,6*3,14/4*8*9,8 = 157,5 Н.
Смотрю в программу разделение происходит при F1 = 0,8 Н.
Почему?
F1=155Н при Т=0,239 сек
Разделение F1=0,8 Н при Т=0,422 сек. Спустя 0,2 сек. Почему?

PopovIgor> Я писал : " Поднимай ракету вертикально вверх с ускорением g... ракета при этом никуда не летит, а висит в воздухе".
PopovIgor> В данном случае у ракеты нет реакции опоры. Так?
А за счет чего она "висит" в воздухе?
PopovIgor> Ведь по-вашему отсутствие реакции опор суть невесомость.
Если я правильно тебя понял, то в этом случае весы безусловно покажут твой вес. И поможет им именно то, что обеспечивает "зависание" ракеты и обеспечивает тем самым реакцию опоры.

PopovIgor> То же самое с зависшим вертолетом.
PopovIgor> Если я встану на весы в его салоне весы не покажут мой вес???
PopovIgor> И я и вода , мы одинаково давим на стенку сосуда, дно ракеты, пол вертолета.
Да. Пока они "висят". Это то-же самое, что они стоят на земле.
PopovIgor> Далее горизонтальная сила, отклонение и т.д. по тексту.
PopovIgor> Мы рассматриваем движение ракеты в поле тяготения под действием внешней силы (силы тяги).
Представь себе, что частный случай - это когда сила тяги равна 0.
PopovIgor> Вы утверждаете, что зеркало воды (или шарик лежащий на блюдечке внутри) будет перпендикулярно силе тяги и только ей, забывая про силу тяжести.
Нет. Мы помним о силе тяжести.

PopovIgor> Бог с ней с водой. Нить на которую подвешен шарик то же совпадет с осью ракеты. Сила тяжести на него уже не действует?
Давай рассмотрим силы действующие на воду (все-таки воду ) и ракету.
Для удобства разложим их на два направления - вдоль оси ракеты и вдоль направления на землю.
1 - Вдоль оси ракеты на ракету действует сила тяги и сила сопротивления. Пока сила тяги больше силы сопротивления, на ракету действует равнодействующая сила направленная вдоль оси ракеты вперед.
2 - На воду в направлении оси ракеты не действует никакая сила, поэтому ракета взаимодействует с водой передавая ей силу тяги. Вдоль оси ракеты возникает сила реакции опоры, которая действует на воду в направлении полета ракеты, а на ракету - в противоположном направлении.
3 - В направлении вниз на ракету действует сила тяжести.
4 - На воду в направлении вниз действует сила тяжести. Сила реакции между водой и ракетой в направлении вниз равна разнице этих сил. Разница равна нулю (если мы пренебрегли сопротивлением воздуха).
5 - Таким образом, в направлении силы тяги сила реакции опоры есть, а в направлении силы тяжести - нет. Хотя сама сила тяжести - есть. Мы помним о ней

Serge77> А горка используется только потому, что так получается дольше поддерживать такое состояние.

Не совсем. Горка - это парабола. Не суборбитальная, а атмосферная. Для невесомости.
Конечно, двигатели должны работать и компенсировать, о чем уже сказано.

---

Порассуждав "на свежую голову" об уровне воды в бутылке, усилил свое согласие с позицией Serge77 (перпендикуляр к тяге двигателя).

Аргументация:

Часть 1. Уровень жидкости.
Уровень жидкости всегда устанавливается перпендикулярно силе реакции опоры. Бутылка на столе: на каждую частицу действует сила гравитации, а с боков еще сила упругого растяжения стенок (компенсируется). Компенсация сил на поверхности приводит к выравниванию "горбов" - вода устанавливается горизонтально. Любой "перекос" поверхности вызовет перетекание до установления "горизонтального" уровня воды.

Часть 2. Реакция опоры.
В бутылке, стоящей на столе, вода не течет вниз, потому что со стороны днища действует сила, равная силе гравитационного притяжения воды. Назовем ее "реакция опоры". Направлено вверх. Корпус ракеты тоже может быть опорой.

Часть 3. Свободный полет.
Атмосфера выключена. Земля плоская. Гравитация - как обычно.
Пусть бутылка летит под 45 градусов к горизонту. Кто-то ее разогнал... неважно.
Траектория - отнюдь не прямая линия. На воду в бутылке и на саму бутылку действует гравитационная сила, направленная вниз. Поэтому траектория - парабола. Вода и бутылка движутся по одинаковой траектории, даже если воду "вынуть" из бутылки. Поэтому ! вода не подпирается днищем бутылки, реакция опоры отсутствует и положение уровня воды - неопределенное. В свободном полете без атмосферы понятия "уровень воды" не существует, потому что в невесомости нет реакции опоры.

Часть 4. Включили тягу.
Сила реактивной тяги воспринимается уровнем жидкости точно так же, как реакция опоры. Следовательно, жидкость установится перпендикулярно силе тяги.

Траектория уменьшит кривизну, но прямой не станет никогда (если выдуманное нами поле гравитации неизменное, или если мы действительно расположились в поле с бутылками).

Пока формулировал, Гематоген в последнем сообщении в пунктах 4 и 5 высказал то же самое.

PopovIgor> Вставил. Забил абстрактную двухступенчатую ...
PopovIgor> Смотрю в программу разделение происходит при F1 = 0,8 Н.
PopovIgor> Почему?
Строка "Отделение" нужна для четкого разграничения разных процессов.
Сам процесс считается мгновенным. Так уж получилось.
В следующей строчке - уже тяга второй ступени.
Поэтому силу выталкивания ты не увидишь нигде.
Но она и без всех этих геморроев замечательно считается.

Тебе на самом деле необходим расчет процесса выталкивания? Т.е. выхода сопла из зацепления.

Serge77>> А горка используется только потому, что так получается дольше поддерживать такое состояние.
Ckona> Не совсем. Горка - это парабола. Не суборбитальная, а атмосферная. Для невесомости.

Я понимаю. Я имел в виду, что на горке невесомость получается дольше, чем если просто лететь вниз, т.е. по нисходящей ветви параболы.

Gematogen> Строка "Отделение" нужна для четкого разграничения разных процессов.
Gematogen> Сам процесс считается мгновенным. Так уж получилось.
Gematogen> В следующей строчке - уже тяга второй ступени.
Что у тебя является критерием наступления расцепления?
УРС работает от давления Р1. Ему соответствует сила пружины, которую мне надо знать.
Известна сила, с которой ст 1 выталкивается из ст.2.
Ее я сравниваю с F1. При их равенстве д.б. разделение. В данном случае около Р1=3 атм.
В программе же при Р1 около 0 и F1=0.
Почему?

Gematogen> Нетрудно заметить, что это попытка объяснить одно и то же явление.

Но в твоём примере нет атмосферы. А Игорь и так всё понял, только выхваченный пример чисто теоретический не представляет интереса.

Gematogen> Да. Это, например, может говорить о перекосе сопла. И абсолютно не относится к обсуждаемой теме.

Относится, как и множество двругих отклоняющих факторов.

Gematogen> Вы удивитесь, но падение ракеты является обязательной составляющей ее движения и начинается непосредственно в момент старта. Просто превалирует на старте не сила тяжести, а сила тяги.

Я это понимаю, но связи не вижу с этим:

Gematogen: "Да ты пойми - ракета падает вместе с водой и не может задержаться, чтобы дать воде опору."
Gematogen: "Чтобы было легче представить, представь, что она падает из космоса. Сопротивления воздуха нет."

Gematogen> Мне кажется, или Вы все время пытаетесь обсуждать видео неудачного пуска ракеты Ckona?

Да, и похожих ракет.

Gematogen> Вопрос поставленный Игорем этого запуска вообще не касался.

А мне показалось, что касался.

Gematogen> При штатной работе системы разделение происходит до момента окончания силы тяги первой ступени.

Ну вот не произошло шататного разделения.

Gematogen> Для "прапорщиков" - сила сопротивления воздуха приложена к ЦД, который не совпадает с ЦТ. Боковая составляющая этой силы порождает момент.

Я это знаю, ты это знаешь, так чего это обсуждать?

Gematogen> Александр, должен Вам заметить, что мне несколько неприятен тон нашей дискуссии. Хотел бы Вам сказать, что если он останется таким-же, то я не считаю возможным и целесообразным далее ее продолжать.
Gematogen> С уважением.

Есть такой стиль общения или доказывания своей правоты, когда начинают придумывать похожие якобы очевидные примеры, в которых потом теряется суть вопроса и начинается беспорядочный процесс выяснения кто прав, а кто нет.
Вот это мне не нравится.
С уважением.

Gematogen>> Строка "Отделение" нужна для четкого разграничения разных процессов.
Gematogen>> Сам процесс считается мгновенным. Так уж получилось.
Gematogen>> В следующей строчке - уже тяга второй ступени.
Если "Расцепление по опт. точке" это момент полного окончания тяги F1, то это интересно лишь теоретически. Почти полного, когда это почти равно силе сопротивления.
Практически важно только первое - расц. по давлению, которое в идеале совпадает с инерционным УРС.

Gematogen>> Удивил!
Gematogen>> Вес - это сила воздействия тела на опору. Соответственно невесомость - отсутствие таковой силы.
PopovIgor>> Конечно, ракета при этом никуда не летит, а висит в воздухе.
PopovIgor> В данном случае у ракеты нет реакции опоры. Так?
PopovIgor> Подвесь внутри ракеты шарик массой Мш.
PopovIgor> Далее. Придадим ракете горизонтально силу F = (Мш+Мр)*g . Шарик шарик отклонится.
PopovIgor> На какой угол? На 90 или все же на 45???
PopovIgor> Шарик вернется назад.
На 45, нить совпадет с результирующей двух сил тяги: нижней и боковой.
Т.е. как-бы на ракету действует одна сила тяги под наклоном.
Хотя на шарик и продолжит действовать сила тяжести

PopovIgor> Что у тебя является критерием наступления расцепления?
Не используй режим "Расцепление в оптимальной точке" - он был сделан для проверки некоторых теоретических умозаключений. Умозаключения были ошибочными.
В нем критерием расцепления является превышение ускорения замедления первой ступени над второй. Т.е. момент, когда первая ступень начинает тормозить вторую.

В твоем случае актуален режим "Расцепление по давлению" - критерием является падение избыточного давления первой ступени до порогового уровня, который ты сам задаешь.
PopovIgor> УРС работает от давления Р1. Ему соответствует сила пружины, которую мне надо знать.
Вот и замечательно.
Давление под поршнем уравновешивается пружиной.
Нужно, чтобы расцепление произошло при 3 атм - это соответствует концу хода поршня.
Но тогда дурацкий вопрос - при каком давлении планируется полное замыкание системы при зарядке?
Поршень - 20 мм, при давлении 3 атм сила составит 3пи кг, т.е. около 9,5 кг.

Мне кажется, что размыкание должно происходить при 1 - 1,5 атм.
Чем длиннее спружина в свободном состоянии, тем меньше разница между давлением начала хода и размыкания, но в сжатом состоянии она должна поместиться в надпоршневое пространство.