13 votos

¿Por qué no puede una nave espacial acelerar para siempre? Puesto que no hay fricción en el espacio

He visto muchas respuestas como: porque no tenemos energía infinita, debido a la gravedad, porque es imposible, porque de la física.

Pero que en realidad no responde a mi pregunta.. me refiero a que si no hay fricción y en algunos puntos, aunque sólo sea en teoría, usted podría estar tan lejos de otros objetos o a la distancia correcta entre muchos, de modo que el vector de fuerza total es nulo... ¿por qué es todavía considerado imposible?

20voto

aceinthehole Puntos 1460

Dos puntos que pueden ayudar a

  1. Pensar acerca de lo que se requiere con el fin de acelerar. Usted tiene que tirar algo por la borda.1 sin Embargo, su motor de obras en las que se le agote el combustible y en ese punto en el que se realiza la aceleración.

    Hay una excepción a la "combustible" reclamo y una posible escapatoria. La excepción es un fotón de la unidad: el punto justo de un láser de distancia de donde usted quiere ir y esperar. Pero eso requiere una gran cantidad de energía si usted no quiere esperar hasta que el calor de la muerte de el universo, y más pronto o más tarde que la planta se ejecute fuera de lo que hace que se vaya.

    La laguna posible es un Bussard ramjet: una teoría de sistema que acapara todo el gas de hidrógeno en el espacio para utilizar como propelente. Incluso si son posibles la mayoría de los supuestos acerca de su funcionamiento como resultado una velocidad máxima determinada por el equilibrio de la ram del arrastre contra el empuje generado.

  2. No hay en realidad cero fricción.

    Usted sabe que el gas de hidrógeno que me dijo el Bussard ramjet se utiliza? Hay un poco de arrastre de eso, y para velocidades que son significativamente diferentes de los locales de descanso marco de la CMB hay un fotón de arrastre de la izquierda más resplandor del big bang (pero al igual que los fotones de la unidad es muy pequeña, a menos de estar muy rápido, de hecho).


1 Para los efectos de esa declaración me incluir los fotones en el set de "algo".

12voto

domotorp Puntos 6851

Mientras usted tiene utilizable de la energía en su barco, usted puede utilizarlo para acelerar indefinidamente su propulsor en la dirección opuesta quieres acelerar; esta es la forma en cohetes de trabajo. El propulsor es básicamente algo que se lleva momento lineal en una dirección, de modo que el barco puede ganar impulso en la dirección opuesta.

De hecho, como te das cuenta, no hay fricción en el espacio.. bueno, hay un poco pequeño, debido a que el espacio no es 100% vacía, tiene trazas de polvo, hidrógeno y radiación. Pero este polvo no le causa una resistencia significativa a menos que se mueven muy rápido en relación al polvo (por ejemplo, en una fracción significativa de la velocidad de la luz)

El problema es que desde entonces, el espacio es tan vacía, no hay realmente ninguna manera práctica para tener energía disponible para la propulsión, a menos que usted la lleve con usted como combustible. Han habido algunas propuestas que intentan evitar esta limitación severa, como la Bussard ramjet, y el láser de luz-la vela propuesta por Robert Adelante: la primera intenta utilizar el hidrógeno disponible en el espacio como combustible, mientras que la otra captura de un poderoso láser en un super-ligero de la vela y se acelera por el impulso impartido por la luz

Si el barco transporta el combustible, lo que significa que la energía que se gasta para la aceleración debe ser utilizado no sólo la aceleración de la carga, sino también para acelerar la masa de combustible que se están llevando con usted! Esto nos lleva a algo llamado el cohete ecuación, que relaciona la densidad de energía de su combustible, la relación entre la masa de combustible y la carga, y la velocidad final que puede alcanzar

El análisis resultante del cohete ecuación muestra que para los combustibles como el hidrógeno química de la combustión con el oxígeno (que es el más eficiente química del combustible) estamos muy delimitada alrededor de los 300 seg) (esta es una unidad llamada ISP, que mide qué tan eficiente es su combustible para producir energía cinética)

Si usted considerar la posibilidad de otros combustibles, como la nuclear reacciones de fisión o fusión nuclear, usted puede obtener más interesante de la eficiencia. Por ejemplo, el proyecto Daedalus, desarrollado en la década de los setenta, la propuesta de una nave interestelar para llegar a 5 años luz en un viaje de 80 años mediante la fusión de pellets como combustible.

Más allá de eso, Eugene Sanger estudiado el uso de la antimateria, la materia reacciones para propulsar una nave espacial. Tales combustible sería teóricamente el más eficiente de combustible físicamente posible en nuestro universo, ya que la reacción convierte el total de masa-energía de las partículas de la radiación (según la fórmula:$E=m c^2$), esto no ha sido considerado práctico en el foreeseeable futuro, porque la creación de anti-materia combustible es ineficiente y caro, pero lo que es más importante, porque es extremadamente no-trivial para almacenar el combustible de forma segura dentro de un contenedor físico, de tal manera que pueden ser utilizados para la propulsión de un cohete espacial.

9voto

KBulgrien Puntos 11

EDIT: Incluso si la nave acelera para siempre, es la velocidad con respecto a otros objetos nunca excederá la velocidad de la luz $c$. La prueba es la siguiente.

Consideremos el siguiente problema:

La nave espacial se inicia en el momento $t=0$ desde la Tierra y se mueve con aceleración constante $w$ en el marco del resto. Encontrar la distancia de la nave espacial de la Tierra en la Tierra de marco de referencia.

Este es un problema bien conocido de la teoría de la relatividad especial. La respuesta es la siguiente:

$x=\frac{c^2}{w}(\sqrt{1+\frac{w^2t^2}{c^2}}-1)$. Aquí $x$ está a una distancia de la Tierra.

El gráfico siguiente ilustra la dependencia de la distancia de tiempo (línea azul):

enter image description here

Si $wt<<c$ obtenemos clásica fórmulas: $v=wt$$x=\frac{wt^2}{2}$.

si $wt→∞$ la velocidad de la nave espacial tiende a $c$.

También se puede ver la línea roja en el gráfico. Esto es para demostrar que después de un tiempo $t=\frac{c}{w}$ incluso el rayo láser enviado desde la Tierra no sería capaz de ponerse al día con la nave espacial.

3voto

Sören Kuklau Puntos 9445

Aunque estas son buenas respuestas sobre por qué el hombre de los buques que casi nunca se realiza como un eterno o incluso a largo plazo la aceleración de plataformas, no creo OP estaba apuntando a la interrupción tecnológico de por qué esto es tan difícil de lograr, así que aquí está mi punto de vista: básicamente, con el adecuado supuestos, se puede acelerar para siempre. Tomar perfectamente el espacio vacío, perfecto de motor, apague CMB y ya está bueno para que nunca se termina de aceleración. Pero ... creo que el problema que la gente mira relativista de los problemas de abajo hacia arriba. Segunda ley de Newton sostiene a cualquier velocidad. Si se hacen dos supuestos adicionales, que es que la velocidad es lo suficientemente baja y que se trata de la constante de masas, sólo a continuación, obtener conocida relación entre fuerza y aceleración F = ma. Pero en la situación creo que está teniendo en su mente, esto no es así de vuelo en dicha nave, usted puede tener una constante fuerza de empuje de la nave con la constante de absorción de impulso que se traduce siempre en la aceleración de movimiento que la disminución en la forma en que la velocidad de la nave se aproxima a la velocidad de la luz, pero en ningún tiempo finito llega allí. Así, usted puede apretar el acelerador tan duro como usted puede soportar ser presionado contra su asiento. Pero desde el enlace entre la fuerza y la aceleración se rompe en altas velocidades, usted puede conseguir su interminable de aceleración, pero en pequeñas cantidades.

1voto

itsho Puntos 121

Una fuerza externa es necesaria para acelerar un objeto en cualquier lugar del universo.sin embargo ,un cuerpo que se da una aceleración inicial continúa viajando con una velocidad uniforme después de la retirada de la fuerza en el espacio a menos que le sucede a venir a través de un cuerpo celeste o entrar en un campo gravitacional.por ejemplo, la tierra atrae o Acelera un objeto con su FUERZA gravitacional.

i-Ciencias.com

I-Ciencias es una comunidad de estudiantes y amantes de la ciencia en la que puedes resolver tus problemas y dudas.
Puedes consultar las preguntas de otros usuarios, hacer tus propias preguntas o resolver las de los demás.

Powered by:

X