 |
nowoczesna technika - silnik odrzutowy Ten wątek jest przedawniony Działy Forum » Nauka
| Napisano | Autor | Tytuł | | 10-06-2024 22:43 | alsor (3283 punktów) | nowoczesna technika - silnik odrzutowy | Każdy chyba wie (przynajmniej z grubsza) jak dział silnik odrzutowy, zatem ja mam taką prostą zagadkę z tej dziedziny.  Mianowicie: jaką moc musi mieć napęd odrzutowy aby cały pojazd, np. odrzutowiec - ten klasy pionowego startu, ewentualnie może być śmigłowiec, aby zawisnąć nieruchomo w powietrzu (tak nad ziemią, bez podparcia - to samo robi ważka, czy koliber)? Przypomnę tylko że istnieje coś zwanego pracą w fizyce: Praca = siła razy droga; W = F.dx dlatego wielu amatorów z tego od razu wnioskuje, że praca takiego wiszenia w miejscu jest zerowa, bo tu ewidentnie dx = 0, czyli W = F*0 = 0; no ale czy aby na pewno tak jest? [co przy okazji jest często interpretowane, że dowolne stanie na ziemi - na twardym gruncie, nie wymaga również żadnego wysiłku = pracy, ani mocy... przecież w końcu każdy kamień sto na kamieniu i nie ma w tym nic nadzwyczajnego] Dobra ok: ile spala paliwa śmigłowiec/odrzutowiec zawieszony 2 metry na ziemią - nic, czy jednak coś?  Dodam jeszcze że rozwiązanie jest wbrew pozorom wręcz banalne, ale podchwytliwe - wymaga użycia sprytu. | Autor wątku ma uprawnienia do usuwania wypowiedzi, jeżeli łamią regulamin Forum lub znacznie odbiegają od tematu.
| Murdoch_13 (1467 punktów) | Silnik odrzutowy wyrzuca powietrze, co oznacza, że względem powietrza następuje przemieszczenie, mimo że sam pojazd nie porusza się w pionie. Moc P to iloczyn siły ciągu F i prędkości wylotowej gazów v. Założenia: Prędkość wylotowa gazów v = 300 m / s Masa odrzutowca m = 8000 kg Sprawność silnika: 30% Nafta lotnicza daje około 43 MJ / kg A więc potrzeba: F * v / sprawność = m * g * v / sprawność = 80 MJ / s Czyli co mamy: 80 MJ / s przez 43 MJ / kg = 1.86 kg / s Tyle gdzieś spala, od 1.5 do 2 litrów na sekundę  .
|
|
 | | alsor (3283 punktów) | Coś w tym stylu stylu, ale chyba troszkę nieprawidłowe te parametry.
Może dla śmigłowca mamy tam limit prędkości tego wirnika chyba z 100-200 m/s, (przy kilku obrotach na sekundę, bo tyle tam jest) więc to można przeliczyć:
Moc śmigłowca: P =~ 1 tona *g * v = 10 000N * 100m/s = 1MW
co w przeliczeniu na paliwo - z 30 MJ/kg powiedzmy, dałoby:
1/30 kg / s, czyli śmigłowiec może chyba całkiem długo sobie wisieć, np. 100kg paliwa daje: 100*30 = 3000s, prawie godzinę...
...
Odrzutowiec chyba gorzej tu wypada, bo tam prędkość wylotowa tych spalin jest raczej dużo większa - z 1000 m/s zapewne...
albo i ok, bo te strumienie gazów/powietrza nie mogą przekraczać prędkości dźwięku: ~340 m/s.
W każdym razie to jest strasznie głupie: im większa ta prędkość tym gorzej!
.....
a co silnik rakietowy?
tu będzie jeszcze gorzej, bo ten nie używa powietrza - jedynie wywala te spaliny.
Tu limitem jest mityczny silnik fotonowy: P = mg x c,
zatem dla masy 1 tony i przyspieszenia 1g otrzymamy tu moc konieczną: P = 10000 x 3e8 = 3e12 = milion megawatów... haha! parodia.
no, to ok - anihilacja!: E = mc^2, ile wtedy wtedy pali taki silnik?
|
|
|  | | Murdoch_13 (1467 punktów) | > Tu limitem jest mityczny silnik fotonowy:> P = mg x c,> zatem dla masy 1 tony i przyspieszenia 1g otrzymamy tu moc konieczną:> P = 10000 x 3e8 = 3e12 = milion megawatów... haha!> parodia.> no, to ok - anihilacja!: E = mc^2,> ile wtedy wtedy pali taki silnik?Silnik oparty na anihilacji zużywałby bardzo mało paliwa - zaledwie setne grama materii (i tyle samo antymaterii) na sekundę, aby utrzymać 1-tonowy obiekt w zwisie. To brzmi świetnie, ale niestety: 1. Produkcja Antymaterii: Jest ekstremalnie trudna i kosztowna - rocznie produkuje się tylko kilka nanogramów 2. Przechowywanie: Antymateria musi być przechowywana bez kontaktu z materią, co jest technologicznie bardzo wymagające Podsumowując, mamy super wydajny napęd, ale produkcja paliwa kosztuje fortunę i łatwo może wybuchnąć  .
|
|
| |  | | alsor (3283 punktów) | > >Tu limitem jest mityczny silnik fotonowy:> >P = mg x c,> >zatem dla masy 1 tony i przyspieszenia 1g otrzymamy tu moc konieczną:> >P = 10000 x 3e8 = 3e12 = milion megawatów... haha!> >parodia.> >no, to ok - anihilacja!: E = mc^2,> >ile wtedy wtedy pali taki silnik?> Silnik oparty na anihilacji zużywałby bardzo mało paliwa - zaledwie setne grama materii (i tyle samo antymaterii) na sekundę, aby utrzymać 1-tonowy obiekt w zwisie. To brzmi świetnie, ale niestety:> 1. Produkcja Antymaterii: Jest ekstremalnie trudna i kosztowna - rocznie produkuje się tylko kilka nanogramów> 2. Przechowywanie: Antymateria musi być przechowywana bez kontaktu z materią, co jest technologicznie bardzo wymagające> Podsumowując, mamy super wydajny napęd, ale produkcja paliwa kosztuje fortunę i łatwo może wybuchnąć no, nie wiem co opowiadasz znowu, bo nie widzę obliczeń tej mocy mc^2 itd. porównajmy typowe paliwo chemiczne z tą anihilacją: 40 MJ/kg, natomiast anihilacja daje mc^2/kg wstawiamy 1kg i gotowe: 1kg c^2 / 40 MJ = 2 250 000 000, czyli anihilacja daje ponad 2 miliardy więcej. dla syntezy jądrowej otrzymamy około 1/137 oczywiście, co daje ponad 16 milionów... no i co z tego wynika?
|
|
| | |  | | Murdoch_13 (1467 punktów) | Aby uzyskać ciąg 9810 N dla masy 1 tony:
P = F * c = 9810 N * 3 * 10^8 m / s = 2.943 * 10^12 W = 2.943 * 10^6 MW
Anihilacja 1 kg materii z 1 kg antymaterii uwalnia około 9 * 10^16 J (zgodnie z E = mc^2 )
Czyli 9 * 10^16 J * razy cześć kg / s = 2.943 * 10^6 MJ / s
Czyli ta cześć to 2.943 / 9 * 10^-4 = 0.327 * 10^-4 = 0.0327 * 10^-3
A więc dobrze mówiłem, to są setne części grama na sekundę
>40 MJ/kg, natomiast anihilacja daje mc^2/kg >wstawiamy 1kg i gotowe: >1kg c^2 / 40 MJ = 2 250 000 000, czyli anihilacja daje ponad 2 miliardy więcej. >dla syntezy jądrowej otrzymamy około 1/137 oczywiście, >co daje ponad 16 milionów... >no i co z tego wynika?
Że zrobiłeś błąd w mnożeniu
.
|
|
| | | |  | | alsor (3283 punktów) | Nie wiem co tam można pomylić.
dowolne spalanie, np. wodoru, metanu, czy benzyny, daje te z 30 MJ/kg, ale to jest liczone bez tego tlenu, który jest dość ciężki.
np. H2O = 2H + O + E
ale teraz: sam wodór ma 1 masy, a ten darmowy tlen aż 16, czyli ile faktycznie energii tu mamy - w stosunku do masy składników?
masa H2O = 18 energia takiej reakcji - spalania wynosi: E = ?
itd.
i to porównujemy z anihilacją, czyli z tym: E=mc^2, ewentualnie z jądrowymi, co da 137 razy mniej: Ej_max = mc^2/137...
|
|
| panTeista (6808 punktów) | >dlatego wielu amatorów z tego od razu wnioskuje, że praca takiego wiszenia w miejscu jest zerowa,
Jestem amatorem. "Wiszenie" w miejscu wymaga pokonania/ zrównoważenia siły grawitacji.
|
|
Aby pisać w tym wątku, musisz się zalogować
Zaloguj przez OpenID.. Jeżeli nie jesteś zarejestrowany/a - załóż konto..
Szukaj na Forum Przewodnik Regulamin i instrukcja obsługi Forum Kolegium Moderatorów 
|
 |
|