Hay uno en particular omisión en el de las respuestas que me gustaría rectificar.
Es que hay una muy especial contexto en el que se puede hacer el problema, que responde a la pregunta en forma afirmativa con muy poco esfuerzo. En este marco de referencia el viaje de la nave espacial aparece para iniciar en reposo y, a continuación, comienza a moverse hacia atrás.
Marcos de referencia
La física moderna en general reconoce que usted puede hacer en la misma física en un montón de diferentes marcos de referencia que están relacionados entre sí por algún tipo de transformación del grupo. Usted puede elegir cualquier fotograma que te gusta, que todos dan la misma física. En la física clásica, esto se realiza mediante la transformación de Galileo $$(\vec r,~~ t) \mapsto (\vec r - \vec v~t,~~ t),$$ for any constant velocity vector $\vec v.$ As you can see, anything which is moving forwards with velocity $\vec v,$ having $\vec r(t) = \vec r_0 +\vec v ~ t,$ is suddenly stationary with respect to us after performing this transformation: that is a nice way to see "oh, this corresponds to moving forward with speed $v$ en relación a mi situación anterior."
Ya que estamos hablando de una nave espacial podría preguntarse si las extrañas reglas de la relatividad se hace un lío con esta explicación, pero en realidad no. En realidad, para que los pequeños cambios de velocidad de la relatividad especial sólo a los cambios que esta insignificante poco: en lugar de que Galileo transformar por el contrario nos debe utilizar$$(\vec r,~~ t) \mapsto (\vec r - \vec v~t,~~ t - \vec v \cdot \vec r /c^2).$$ The only catch is that any "big" acceleration needs to be made out of a lot of these little accelerations, which didn't matter for classical physics when the $t$ componente mantenido su identidad fija, pero ahora importa mucho más cuando se tienen ambos componentes se crucen. Pero prometo que no será el uso de estos extraña simultaneidad de los cambios en la siguiente charla.
Nuestro especial de marco de referencia
De todos modos, el punto es: todas las leyes de la física son perfectamente válidos en el marco de referencia que viaja junto a la nave una vez que se mueve a su velocidad de crucero, y que son perfectamente válidos en el marco de referencia que viaja junto con el coche. Y las leyes que nos interesa son las leyes de conservación de la energía y el impulso.
Ahora piensa en lo que "frenado" parece que en este marco de referencia: se parece a la nave/el coche que estaba en reposo, ahora comienza a moverse hacia atrás. Así gana energía cinética donde previamente había ninguno, y gana impulso en donde previamente había ninguno.
Pero, ¿qué hacer con las leyes de conservación del estado? Afirman que en este marco de referencia, algo que sólo puede freno (obtener dinámica negativa) por causa de otras cosas que se mueven "más adelante" que estaban en marcha antes de (conseguir un impulso positivo). La forma habitual de hacer esto es a fuego un motor de cohete hacia adelante: esta toma de combustible de cohete que fue "no se mueve" e impulsa los "forwards" y esto será siempre el costo de la energía: ahora tiene dos en movimiento entidades (su nave espacial, el combustible gastado) con movimientos opuestos el uno al otro con cierta energía cinética. En nuestro especial de marco de referencia, podemos ver que este exige el gasto de energía: en primer lugar tenemos 0 energía cinética, entonces tenemos distinto de cero energía cinética.
Pero si usted está ralentizando con una atmósfera o de los frenos, en contra de una carretera, que se ve sutilmente diferentes en este marco de referencia. En este marco de referencia, lo que significa que hay algo (digamos que tiene una masa de $M$, aunque, por supuesto, que es una idealización de una carretera o de una atmósfera) que viene hacia ti con velocidad de $-\vec v$, y que se va a agarrar de la misma o quizás (como con velas solares) despídalo de usted, con el fin de ganar impulso en el $-\vec v$ dirección.
Si lo pensamos por un segundo, te das cuenta de que no están necesariamente seguro de que la energía va a terminar. Esta gran cosa $M$ va a ser más lento se mueve hacia atrás, decir que a la velocidad de la $-v'$ y su pequeña nave espacial en coche/ $m$ se va a mover hacia atrás más rápido, decir que a la velocidad de la $-u$. Desde $v' < v$ no está claro si $\frac 12 M (v')^2 + \frac 12 m u^2$ va a ser mayor o menor que $\frac 12 M v^2$, correspondiente a requerir de su entrada de energía o bien permite desviar un poco de energía y "regenerativa de freno". Así que vamos a derivar la condición.
Algunas fórmulas
Así que nuestro coche/nave espacial tiene una masa de $m$ y comienza con velocidad de $0$ y termina con la velocidad de $-u$, y el objeto que interactúa con la velocidad $-v$ y la masa de $M$, y termina con la velocidad de $-v'.$ Conservación del momento dice que $M v' + m u = M v,$, de modo que $v' = v - \frac mM u.$ el cambio resultante en La energía cinética es $$\frac 12 M \left(v - \frac mM u\right)^2 + \frac 12 m u^2 - \frac 12 M v^2 = - m v u + \frac 12 m \left(1 + \frac mM\right)u^2.$$If this change in kinetic energy is negative then that means that the missing kinetic energy could be collected, having a magnitude $$E = mu\left(v - \frac12 \left (1 + \frac mM\right) u\right).$$ Taking the limit as $M \gg m$ we see that this condition is actually $u < 2v$ for the possibility of energy regeneration. This threshold $u =2v$ has an intuitive explanation back in the reference frame that moves along with the ground, where it says "you cannot possibly regenerate any more energy if you stop your car regenerating 100% of that energy and then use it to drive yourself in reverse, so you were going at speed $+v$ and now you go at speed $-v.$" But for any velocity $u$ (relative to the road) where $-v < u < v$ es hipotéticamente posible regenerar un poco de energía. Lo mismo se aplica a la nave espacial, que hipotéticamente podría agarrar la energía suficiente para lanzar a sí mismo en una dirección arbitraria, a la misma velocidad que se produjo en.
Así: vemos desde el co-movimiento de marco de referencia que sí, regeneración de la energía es posible, pero sólo si usted reduzca la velocidad (por pequeña fracción) algunos masiva objeto que se está moviendo a través del espacio. También puede ver este principio se aplica por ejemplo en gravitacional hondas: para completar el efecto de la gravedad ayudar, que desea pasar detrás de un planeta, ya que sigue su órbita alrededor del Sol; esto significa que la gravedad tire hacia atrás en ese planeta, y su correspondiente fuerza gravitacional sobre la que se va a dar mucha más energía cinética. Si usted trató de obtener una gravitacional ayudar a ir delante de el planeta (de nuevo, en términos de la dirección que está pasando en su órbita), que se encuentra saliendo con mucha menos velocidad que cuando te fuiste.
