Racjonalista - Strona głównaDo treści
nowoczesna technika - silnik odrzutowy

Ten wątek jest przedawniony

Działy Forum » Nauka
NapisanoAutorTytuł
10-06-2024 22:43alsor (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.

Wróć do listy wątków działu Nauka
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

 


[ Regulamin publikacji ] [ Bannery ] [ Mapa portalu ] [ Reklama ] [ Sklep ] [ Zarejestruj się ] [ Kontakt ]
Racjonalista © Copyright 2000-2018 (e-mail: redakcja | administrator)
Fundacja Wolnej Myśli, konto bankowe 101140 2017 0000 4002 1048 6365