1. Raketligningen. 1.1 Kinematiske forhold ved raketopsendelse fra jorden. Raketfysik

Relaterede dokumenter
Raket fysik i gymnasieundervisningen

Raketter og deres virkemåde - et SRP oplæg

I dette appendiks uddybes kemien bag enzymkinetikken i Bioteknologi 2, side

DiploMat Løsninger til 4-timersprøven 4/6 2004

Projekt 6.3 Løsning af differentialligningen y

EPIDEMIERS DYNAMIK. Kasper Larsen, Bjarke Vilster Hansen. Henriette Elgaard Nissen, Louise Legaard og

Matematik A. Studentereksamen. Forberedelsesmateriale til de digitale eksamensopgaver med adgang til internettet. stx141-matn/a

Newtons afkølingslov løst ved hjælp af linjeelementer og integralkurver

Logaritme-, eksponential- og potensfunktioner

Lektion 10 Reaktionshastigheder Epidemimodeller

Newton, Einstein og Universets ekspansion

Lektion 10 Reaktionshastigheder Epidemimodeller

Impulsbevarelse ved stød

Fysikrapport: Vejr og klima. Maila Walmod, 1.3 HTX, Rosklide. I gruppe med Ann-Sofie N. Schou og Camilla Jensen

Hvor lang tid varer et stjerneskud?

i(t) = 1 L v( τ)dτ + i(0)

Undervisningsmaterialie

Skriftlig prøve Kredsløbsteori Onsdag 3. Juni 2009 kl (2 timer) Løsningsforslag

Eksponentielle sammenhänge

Heliumballoner og luftskibe Projektbeskrivelse og produktkrav

A. Valg af udførelsesmetode og materiel

RETTEVEJLEDNING TIL Tag-Med-Hjem-Eksamen Makroøkonomi, 2. Årsprøve Efterårssemestret 2003

2 Separation af de variable. 4 Eksistens- og entydighed af løsninger. 5 Ligevægt og stabilitet. 6 En model for forrentning af kapital med udtræk

Logaritme-, eksponential- og potensfunktioner

NATURVIDENSKABELIG KANDIDATEKSAMEN VED KØBENHAVNS UNIVERSITET MATEMATISK FINANSIERINGSTEORI

POPCORN. Lærervejledning:

1 Stofskifte og kropsvægt hos pattedyr. 2 Vægtforhold mellem kerne og strå. 3 Priselasticitet. 4 Nedbrydning af organisk materiale. 5 Populationsvækst

Lidt om trigonometriske funktioner

MAKRO 2 ENDOGEN VÆKST

Elektromagnetisme 8 Side 1 af 8 Magnetfelter 1. Magnetisk induktion. To punktladninger og q påvirker (i vakuum) som bekendt hinanden med en. qq C.

Hvad er en diskret tidsmodel? Diskrete Tidsmodeller. Den generelle formel for eksponentiel vækst. Populationsfordobling

KAPACITET AF RUF SYSTEMET KAN DET LADE SIG GØRE?

MOGENS ODDERSHEDE LARSEN. Sædvanlige Differentialligninger

Ny ligning for usercost

Bankernes renter forklares af andet end Nationalbankens udlånsrente

Skriftlig Eksamen. Datastrukturer og Algoritmer (DM02) Institut for Matematik og Datalogi. Odense Universitet. Fredag den 5. januar 1996, kl.

Lindab Comdif. Fleksibilitet ved fortrængning. fortrængningsarmaturer. Comdif er en serie af luftfordelingsarmaturer til fortrængningsventilation.

2. ordens differentialligninger. Svingninger.


MAKRO 2 KAPITEL 7: GRÆNSER FOR VÆKST? SOLOW-MODELLEN MED NATURRESSOURCER. - uundværlig i frembringelsen af aggregeret output og. 2.

Skråplan. Dan Elmkvist Albrechtsen, Edin Ikanović, Joachim Mortensen. 8. januar Hold 4, gruppe n + 1, n {3}, uge 50-51

Førstehjælp til formler

Slides til Makro 2, Forelæsning oktober 2005 Chapter 7

Statistisk mekanik 5 Side 1 af 11 Hastighedsfordeling for ideal gas. Enatomig ideal gas

Dommedag nu? T. Døssing, A. D. Jackson og B. Lautrup Niels Bohr Institutet. 23. oktober 1998

Dagens forelæsning. Claus Munk. kap. 4. Arbitrage. Obligationsprisfastsættelse. Ingen-Arbitrage princippet. Nulkuponobligationer

En-dimensionel model af Spruce Budworm udbrud

Tilstandsligningen for ideale gasser

Projekt 7.5 Ellipser brændpunkter, brændstråler og praktisk anvendelse i en nyrestensknuser

OPLÆG TIL STUDIERETNINGSPROJEKTER I MATEMATIK-KEMI OM REAKTIONSKINETIK OG DIFFERENTIALLIGNINGER. Indledning

FitzHugh Nagumo modellen

Øger Transparens Konkurrencen? - Teoretisk modellering og anvendelse på markedet for mobiltelefoni

Afleveringsopgaver i fysik i 08-y2 til

Statistisk mekanik 6 Side 1 af 11 Hastighedsfordeling for ideal gas. Enatomig ideal gas

Egenlast: Tagkonstruktionen + stål i tag - renskrevet

FARVEAVL myter og facts Eller: Sådan får man en blomstret collie!

Bilag 1E: Totalvægte og akseltryk

Det skrå kast - med luftmodstand. Erik Vestergaard

Tjekkiet Štěpán Vimr, lærerstuderende Rapport om undervisningsbesøg Sucy-en-Brie, Frankrig

Fulde navn: NAVIGATION II

Efterspørgslen efter læger

Bilag 7 - Industriel overfladebehandling Bilag til Arbejdstilsynets bekendtgørelse nr. 302 af 13. maj 1993 om arbejde med kodenummererede produkter

Estimation af markup i det danske erhvervsliv

Hvis man ønsker mere udfordring, kan man springe de første 7 opgaver over. Skitser det omdrejningslegeme, der fremkommer, når grafen for f ( x)

Dokumentation for regelgrundskyldspromillen

Afleveringsopgaver i fysik i 08-y2 til

g(n) = g R (n) + jg I (n). (6.2) Analogt med begreberne, som benyttes ved det komplekse spektrum, kan man også notere komplekse signaler på formerne

Facits til Adgangseksamen MA

Dynamik i effektivitetsudvidede CES-nyttefunktioner

Institut for Matematiske Fag Matematisk Modellering 1 UGESEDDEL 4

Kovarians forecasting med GARCH(1,1) -et overblik

Computer- og El-teknik Formelsamling

Sammenhæng mellem prisindeks for månedstal, kvartalstal og årstal i ejendomssalgsstatistikken

Skriftlig Eksamen. Datastrukturer og Algoritmer (DM02) Institut for Matematik og Datalogi. Odense Universitet. Torsdag den 2. januar 1997, kl.

Institut for Matematik, DTU: Gymnasieopgave. Appetitvækker : Togdynamik.

Øvelsesvejledning: δ 15 N og δ 13 C for negle.

Bilbeholdningen i ADAM på NR-tal

Fag: Fysik - Matematik - IT Elever: Andreas Bergström, Mads Paludan, Jakob Poulsgærd & Mathias Elmhauge Petersen. Det skrå kast

Pensionsformodel - DMP

Funktionel form for effektivitetsindeks i det nye forbrugssystem

Modellove ved fysiske modelforsøg

Bernoulli s lov. Med eksempler fra Hydrodynamik og aerodynamik. Indhold

Hvor bliver pick-up et af på realkreditobligationer?

Micrologic overstrømsrelæer 2.0 og 5.0

Formler for spoler. An English resume is offered on page 5.

Benyttede bøger: Statistisk fysik 1, uredigerede noter, Per Hedegård, 2007.

Anlæg til luftkonditionering

tegnsprog Kursuskatalog 2015

Våddeposition 5. Rive r run -o ff Atm o sp he re Ocean. Dissolved iorganic nitrogen ( µm) Nitrogen contribution (tonnes N)

AALBORG UNIVERSITET DET INGENIØR-, NATUR- OG SUNDHEDSVIDENSKABELIGE BASISÅR SE - KURSUS TERMODYNAMIK 2. SEMESTER NANOTEKNOLOGI

Mat H 2 Øvelsesopgaver

Optimalt porteføljevalg i en model med intern habit nyttefunktion og stokastiske investeringsmuligheder

Retfærdig fordeling af nytte mellem nulevende og fremtidige personer

Lastkombinationer (renskrevet): Strøybergs Palæ

Teoretiske Øvelser Mandag den 13. september 2010

Projektets mål og rammer. Vær sikker på at i er enige om målet, ellers når i det ikke! Tag hensyn til jeres forskellige forudsætninger

Lektion ordens lineære differentialligninger

BEF-PCSTATIK. PC-Statik Søjle- og vægberegning efter EC2

Danmarks Tekniske Universitet

Lorentz kraften og dens betydning

Transkript:

Rakefysik. Rakeligningen Rakeligningen kan udlede ud fra iulssæningen. Vi anager a vi har en rake ed asse (), Rakeen drives fre ved a der udslynges en konsan asse µ r. idsenhed µ -d/d ed hasigheden u i forhold il rakeen. Herved forøges rakeens hasighed fra v il v+dv. I forhold il en iagager, hvor rakeen har hasighed v, udslynges assen d ed hasighed v u. Iulssæningen () (+d) giver herefer: v ( + d)( v + dv) + ( d)( v u) v v + dv + vd + ddv + ud vd Vi borkaser ledde ddv (da de bliver, ved division ed d og d -> ). Efer redukion d dv + ud dv u, so inegreres il rakeligningen v u ln v Hvor v - µ. Kineaiske forhold ved rakeosendelse fra jorden d Ofaer vi og v, so funkioner af iden, bliver ligningen: dv u oskreve il: dv d u d d Hvis rakeen osendes lodre, å vi age hensyn il yngdeacceleraionen g, hvilke giver: dv u d g so inegreres (ledvis) il: v v u ln( ) g d d ( ) Skal vi besee højden (srækningen, so rakeen ilbagelægger), skal vi udregne: s s v( ) d ( u ln( ) g) d u(ln( ) ln( ( )) d g ( ) For a udregne inegrale: ln( ( ) d, anvender vi forlen: ln xdx xln x x ln( ( ) d ln( ) d ( ( )ln( ( )) ( )) µ µ d

Rakefysik ln( ( ) d ( ( ) ln( ( )) ( ) ( ln( ) ) µ Efer redukion finder an udrykke for srækningen: ( ) s s u ln( ) u ½g ; hvor ( ) µ µ ( ). Gasryk-rakeen (Vandrakeen) Vi anager, a vi har en rake, hvor drividle (vand/) sødes bagud ed hasighed u i forhold il rakeen, genne en lille åbning ed værsnisareal A. Vi anager, a rykke, hvored de resses ud er konsan under hele rocessen. Dee er naurligvis ikke sreng korrek, en uden denne anagelse bliver ingene sielhen for indviklede. Trykke udenfor er noralryk, ens rykke inde i rakeen er. For a besee hasigheden, hvored drividle udsødes, anvender vi Bernoullis lov, der gælder langs en srøningslinie fra () il (). ( ryk, assefylde (konsan), v hasighed). + ½ v + ½ Vi sæer () inde i flasken og () udenfor, og derfor v, og v u, so giver ligningen: ½u Ligningen kan løses h. u, so giver: v u. Den asse, der r idsenhed, udslynges genne åbningen ed værsnie A, kan besees af forlen: d µ ua d (Nelig den asse d, der befinder sig i e rør af længde ud og værsni A, alså Rufang dv uad, så d dv uad) Ekseel. Vandrake., a, 5 Pa., kg/. A π (. - ).,4-4 5 d 4 u / s 4, / s og 4,,4 kg / s 4,4 kg / s d Hvis rakeen uden vand vejer 5, g, og der er,5 l vand i rakeen, vil den onå en (lodre) d hasighed. (Med 4,4 kg / s, vil de age,5 l/4,4 l/s, s a øe beholderen). d

Rakefysik v v u ln( ) g v u ln( ) g 4, ln() 9.8, / s,8 / s Rakeens lodree sighøjde kan udregnes af ligningen: v gh h 55. Dee kan saenlignes ed den åle sighøjde: 4. De er ikke overraskende, a an finder en lang indre sighøjde. Vi har anage a rykke var konsan i beholderen. Vi har se bor fra enhver for for energiab å grund af frikion. Endelig vokser sighøjden ed kvadrae å begyndelseshasigheden. Alligevel, har vi en fysisk beregning, der kvaliaiv kan forklare hvordan vandrakeen fungerer.. Ligherrakeen Ligherrakeen er blo en sodavandsflaske, hvor der er bore e lille hul i kaslen. Med de rigige blandingsforhold af Buan og il i flasken, anænder an indholde ved a holde en ænd ligher hen foran hulle i kaslen, hvorved blandingen anændes og udvikler sig ekslosiv. Brændsoffe ved ligherrakeen er Buan: C 4 H (M 58 g/ol), so reagerer ed O ( M g/ol) efer reakionsligningen: C 4 H + 6,5 O -> 4 CO + 5 H O Hvis reakionen skal foregå ekslosiv, skal ængden af Buan være afse ed ængden af oxygen. De fregår, a for hver ol Buan, skal der være 6,5 ol Oxygen. Ifølge Avogadros lov (og ilsandsligningen for ideale ser) fylder de sae anal ol af forskellige ser (ved sae ryk og eeraur) de sae. Rufange af Buan, skal alså være / (/6,5) af oxygenrufange. Hvis beholderens rufang er V, er rufange af O ca.,v. Og rufange af Buan skal være:,/6,5 V,8 - V. Hvis V,5 l 5 l, giver de 5,4 l Buan. Brændværdien for Buan er 45,8 MJ/kg. 5,4 l 5,4 l/4 l /ol 6,4-4 ol. Massen 6,4-4 ol 58 g/ol,7 - g,7-5 kg Brændværdien Q,7-5 kg 45,8 MJ/kg,7 kj.

Rakefysik. Trykforhold for ligherrakeen For ser er assefylden ikke konsan, hvilke kolicerer regningerne en hel del. På sae åde, so vi anog, a rykke var konsan ved vandrakeen, vil vi anage a assefylden er konsan ved ligherrakeen. For en kvaliaiv beskrivelse af rakeen er de underordne. Vi skriver ræisserne nedenfor:. Bernoulli (so før): ½u u. n M ( asse anal ol x olasse) RT RT. Tilsandsligningen: P n dp dn V V d 4. Koninuiesligningen: µ ua d uad d So før resses sen (dn ol) ud af en åbning ed værsnisareal A. RT RT d RT dp dn uad og V V M VM u giver d RT VM ( ) Ad RT d d VM d k d Med nogle assende værdier: A,6-5, T 5 K,, a, V,5 l, M 9 g/ol, og,9 kg/, finder an en værdi for k 5,8. Differenialligningen lader sig re le inegrere. Vi anager e (foreløbig ukend) begyndelsesryk. d k d k Ligningerne kan nu ikke anvendes il så ege, fordi vi ikke kender begyndelsesrykke. I den næse beregning, vil vi forsøge, a beregne dee ryk ud fra vareudviklingen af den keiske reakion. Vi vil derfor odificere odellen, således a den vare Q, der frigøres ved reakionen elle Buan og il, forløber over en vis reakionsid r, so vi sæer il,5, sek.

Rakefysik Vi har idligere beregne Q,7 kj. Vi sæer A,6-5. c er en værdi for lufens varefylde. Q dq d r c dt dt Q c r d k d nr Ud fra ilsandsligningen PV nrt finder an: dp dt (når de anages a V og n holdes V konsan). Fakisk, så er n ikke konsan, da der forsvinder ud af rakeen, en ingene kan også gøres for indviklede. Indsæes nu udrykke for dt, finder an ligningen: dp nr V dt nr Q V c r d k 4 V rc 5,, s,64 d nr Q, ol 8, J /( ol K),7 J k 9,8 kg, J / kgk 5 SI Differenialligningen bliver herefer: d d k + k d d 5,8 + 9,8 5 Differenialligningen kan seareres og (ed kun lid besvær) inegreres: k + k d d dx Inegrale er af foren: dx d x. De løses ved subsiuionen x x dx d x. Eferfulg af subsiuionen z. d z a dz z aln z ( z x) aln( x) Indsæer vi: x -, en beholder a k / k får vi for vores orindelige inegral: ( aln ) aln( a ) a + aln a k k Løsningen kan iidlerid ikke anvendes il re ege, da an ikke fra ligningen kan isolere ().

Rakefysik For a undersøge, hvorledes rykke vokser o er an henvis il en nuerisk inegraion. Hvor ege rykke vokser il, afhænger en del af, hvor længe den keiske reakion varer. Vi er ineressere i a beregne den (oal) overføre iuls il rakeen. d( v) ud u uad Au d og ( ) u giver: d iuls d v) A( ) d ( Den sidse ligning kan saidig løses nuerisk, når vi beregner rykke. Anager an, a reakionsiden r er,5 s, finder an a rykke vokser il, a og iulsen overfør il rakeen er,5 kg /s. Anager an, a reakionsiden r er, s, finder an a rykke vokser il, a og iulsen overfør il rakeen er,65 kg /s. E ryk å, a er næe realisisk, så vi regner videre å den sidse værdi. P oal,65 kg/s. Sæer vi dee lig ed iulsen overfør il rakeen, får an: P oal rake v,65 kg/s og rake, g. får an: v,65 9 / s,. Ved forsøg, hvor ligherrakeen blev affyre å en rae ed en elevaion å ok. 5 fand an ud fra kasevidden en ål hasighed å ok. /s. So de var ilfælde ed vandrakeen, så er der ikke noge egenlig foruroligende ved afvigelsen af den beregnede hasighed og forsøge. For de førse bruger vi ilnærede anagelser, en den sørse årsag er nok snarere enhver for for frikion og viskosie.