Fysik

Rumfærge - (a,t)graf

14. december 2024 af H1010 - Niveau: B-niveau

Vi har fået informationerne: 

Figuren viser (t,a)-grafen for en rumfærge under opsendelse.
Det ses, at accelerationen falder omkring t = 50 s, hvor rumfærgen drejer for at komme ind pa° sin rette kurs, og igen omkring t = 125s, hvor de to løfteraketter frigøres. Herefter antændes hovedmotoren drevet af brændstof fra den eksterne (rustfarvede) tank, og accelerationen stiger i takt med at brændstoftanken tømmes og bliver lettere. I slutningen af denne fase skrueslidt ned for motorkraften for at holde accelerationen nede pa° ca. 3g.

Spørgsmålet lyder: Hvilken fart opna°r rumfærgen, inden den efter ca. 9 minutter ga°r i kredsløb?

I de andre opgaver skulle vi fx finde hvilke fart har rumfærgen opna°et efter 1 minut og de to løfteraketter frigøres. 

Det er jo bare at finde arealet under grafen.
Skal man nu gøre præcis det samme igen? altså bare nu for hele grafen?


Brugbart svar (0)

Svar #1
14. december 2024 af ringstedLC

Ja!

Se eventuelt forløbet for rumfærgen "Atlantis" på https://www.youtube.com/watch?v=OnoNITE-CLc

Du kan så omregne farten fra miles/h til SI-enheder og sammenligne.


Svar #2
14. december 2024 af H1010

Jeg sprøger for at være sikker. Så jeg kan sagtens bare finde arealet under hele grafen for at finde hvilken fart rumfærgen opnår, inden den efter ca. 9 minutter går i kredsløb?

altså arealet = farten af rumfærgen der opnår inden den går i kredsløb?


Brugbart svar (1)

Svar #3
14. december 2024 af ringstedLC

Hvis du bliver (mere) sikker ved at få endnu et "ja", så værsgo; ja!


Brugbart svar (0)

Svar #4
14. december 2024 af M2023

#0. Løsning i Geogebra.

Vedhæftet fil:graf.png

Svar #5
14. december 2024 af H1010

Hey. Jeg kan se, at du har sættet det ind i GeoGebra. Også står der noget med 18,2 og 38,1, er det nogey nødvendig? Jeg får arealet under grafen til ca. 6434. Er det mon rigtigt?

Brugbart svar (0)

Svar #6
14. december 2024 af M2023

#5. Jeg får: (30·500 m/s)·(18,2/38,1) = 7165 m/s


Svar #7
14. december 2024 af H1010

Må jeg spørger, hvor 18,2 og38,1 kommer fra? Kan man ikke vare bruge polygon-funktionen og markere grafen og det under?

Brugbart svar (0)

Svar #8
14. december 2024 af M2023

#7. 38,1 er areale af rektanglet med den blå kant. 18,2 er arealet under kurven. Begge dele er fundet med polygonværktøjet. Hvis du vil nøjes med at bruge polygonværktøjet under kurven, så skal du først have Geogebras koordinatsystem til at passe med koordinatsystemet på tegningen.


Brugbart svar (0)

Svar #9
15. december 2024 af ringstedLC

#0

Figuren viser (t,a)-grafen for en rumfærge under opsendelse.
Det ses, at accelerationen falder omkring t = 50 s, hvor rumfærgen drejer for at komme ind pa° sin rette kurs, og igen omkring t = 125s, hvor de to løfteraketter frigøres.

I de andre opgaver skulle vi fx finde hvilke fart har rumfærgen opna°et efter 1 minut og de to løfteraketter frigøres.

NB. Løfteraketterne (solid boosters) frigøres ikke efter ét min., men efter 125 s. Der har rumfærgen opnået en hastighed på ca. 1350 m/s


Brugbart svar (0)

Svar #10
15. december 2024 af ringstedLC

t 0, "Launch": Hele shuttlen på over 2000 ton accelererer på grund af sin løftekraft på 2 x 11.8 106 N fra løfteraketterne og hovedmotorernes 3 x 1.7 10N.

t 50 ≈ Mach1: Hovedmotorernes kraft reduceres til 72% for at undgå stress på rumfærgen ved gennemtrængning af lydmuren.

t125: Løfteraketterne frigøres i ca. 30 miles (48 km) højde og lander med faldskærme i Atlanten. Shuttlen vejer nu under det halve af sin startvægt.

t 150: Farten er 3800 mph (6115 km/t). Med efterbrænder på hovedmotorerne bruges 500 kg fuel pr. sek. af de oprindelige 721 ton.

t 330: 67 miles (108 km) højde, 312 miles "down range" (afstand fra "launch" = 500 km). Farten er 8000 mph (12875 km/t). Rumfærgen roterer så den nu flyver ovenpå hovedtanken.

t 405: Samme højde, 500 miles "down range" (805 km), 11000 mph (17700 km/t).

t 540: Acc. nærmer sig 3 g og farten er nu 4 mps (6.4 km/s ≈ 23200 km/t ≈ Jorden rundt på knapt 2 timer), Motorerne slukkes og hovedtanken frigøres i så stor højde, at den typisk brænder op over Det Indiske Ocean.

Efter noget tid i kredsløb skal rumfærgen igen accelereres for at komme op i den bane, hvor ISS satellitten (ca. 400 km) er i kredsløb.

Data fra STS129 med rumfærgen Atlantis: https://www.youtube.com/watch?v=zsJpUCWfyPE

Vedhæftet fil:_0.png

Skriv et svar til: Rumfærge - (a,t)graf

Du skal være logget ind, for at skrive et svar til dette spørgsmål. Klik her for at logge ind.
Har du ikke en bruger på Studieportalen.dk? Klik her for at oprette en bruger.