¿Es posible que la velocidad de un cohete sea mayor que la velocidad de escape de los gases que expulsa?

Si miras desde la tierra, es posible. Sea m1, v1 la masa y la velocidad del cohete y m2, v2 sea la masa y la velocidad del paquete de escape. Cuando dice que el cohete es más rápido que el escape, quiere decir que tanto v1 como v2 son positivos (es decir, el escape no vuela en la dirección opuesta, mirando desde la tierra). Deje que la velocidad del cohete sea v0 antes de que el escape salga del cohete. De la conservación del impulso, tenemos

v0 (m1 + m2) = v1m1 + v2m2

Puedes ver que iv v2 v0. A saber, el cohete se acelera.

Si coloca el marco de referencia en el cohete antes de expulsar el escape, verá que el escape vuela hacia atrás y el cohete vuela hacia adelante después de separarse. Esto es lo que imaginaste. Sin embargo, si usa la tierra como marco de referencia, puede ver que todo vuela en la misma dirección, como se describió anteriormente.

No solo es posible, sucede cada vez que lanzamos algo en órbita. La velocidad de escape de un cohete típico es de 3.4 a 4.5 km / s. La velocidad de la órbita es de 7.8 km / s.

A un cohete no le importa lo rápido que vaya en relación con alguna referencia arbitraria, como de dónde vino. Los gases de escape están aplicando una fuerza a la masa del cohete, lo que resulta en una aceleración, lo que hace que vaya más rápido. Súper simple

Desde lo alto de mi cabeza, esto sucedería cuando el cohete se acelera hacia abajo. En esta situación, el cohete está siendo impulsado no solo por el gas expulsado, sino también por la gravedad. Esto haría que la velocidad del cohete sea mayor que la velocidad de los gases que se expulsan.

Otro tipo de respuesta estúpida sería la siguiente:

El cohete se impulsa en la dirección opuesta a la de los gases que se expulsan. Suponiendo que la dirección del cohete sea positiva, la dirección de los gases expulsados. Como la velocidad no es más que velocidad vectorizada, la velocidad del cohete sería positiva y la de los gases sería negativa. Como cualquier número positivo es mayor que un número negativo, la “velocidad” del cohete es mayor que la “velocidad” de los gases de escape. 😛

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