Вход через социальные сети

  • 2страниц:
  • 1
  • 2
  • 19.06.2015, 21:45
    0 up down
    Сообщение

    Я как-то задумался какую скорость может развить человек, падая из космоса? Ведь в какой-то момент нарастание скорости должно прекратиться, уравновесившись трением воздуха... Потом человек прыгнул из стратосферы и преодолел скорость звука... Скорость постоянно растёт, а когда перестаёт расти, то объект просто начинает гореть из-за трения. Да, весь вопрос в том, какого диаметра должен быть метеорит, чтобы не разлететься вдребезги из-за высокой температуры. Он ведь наверное не горит, а нагревается и раскалывается (взрывается) в полёте.

    Я даже не знаю, как здесь считать. Наверное нужно просто посмотреть статистику о размерах метеоритов.

  • 19.06.2015, 22:46
    0 up down
    Сообщение

    blandux в 19.06.2015, 22:45 написал(а): link
    Я как-то задумался какую скорость может развить человек, падая из космоса? Ведь в какой-то момент нарастание скорости должно прекратиться, уравновесившись трением воздуха...

    В воздухе, максимальная скорость падающего человека около 300км/ч

  • 19.06.2015, 22:56
    0 up down
    Сообщение

    Воздух на разной высоте разный.

  • 19.06.2015, 22:57
    0 up down
    Сообщение

    blandux в 19.06.2015, 22:45 написал(а): link
    Да, весь вопрос в том, какого диаметра должен быть метеорит, чтобы не разлететься вдребезги из-за высокой температуры.
    Это зависит не только от диаметра; от скорости, плотности, состава...
  • 19.06.2015, 23:54
    0 up down
    Сообщение

    сильно зависит от угла входа в атмосферу - чтоб затормозился не разрушившись.

  • 08.09.2016, 15:39
    0 up down
    Сообщение

    За счет чего метеорит может не долететь до земли? Во-первых, он может просто испариться, как испаряются мелкие метеоры. Во-вторых, он может разрушиться, либо за счет сдувания расплава с его поверхности, либо за счет высокого внутреннего давления, возникающего из-за аэродинамического напора. Такие вещи происходят, по-видимому, с более крупными камнями.

    Насчет первых двух причин ничего конкретного сказать не могу. Если рассматривать физику процесса, то ключевым фактором будет доля энергии молекул набегающего воздуха, которая передается камню.  Когда метеор влетает в атмосферу, то перед каждым квадратным см его сечения находится слой воздуха массой не менее 1 кг. Скорость  молекул в 20 км/сек соответствует температуре где-то к миллиону градусов, если не ошибаюсь. В любом случае, анергии, заключенной в 1 кг воздуха, летящего с такой скоростью,  хватит чтоб испарить много большую массу камня. С другой стороны, чтобы у каменного шара была «площадная» плотность 1 кг/кв. см и более, его диаметр должен быть не менее 6 м. На самом деле, нужен гораздо больший диаметр, чтобы кинетической энергии воздуха не хватило б на испарение камня. Реально же известно, что до земли долетают булыжники размером сильно меньше метра, причем, насколько я помню, оплавленные со всех сторон, т.е. это не осколки более крупного камня, взорвавшегося в нижних слоях атмосферы.  Я делаю из этого вывод, что при пролете камня через атмосферу ему передается лишь малая часть энергии набегающих молекул. Основная часть тратится, наверное, на ионизацию атомов. Что-то потом из этого переизлучается,  и камню от этого излучения достается около половины, но какая доля от общей энергии передается камню?

    Теперь о разрушении камней аэродинамическим напором. Если принять предположение, что наш камень круглый, то можно  оценить  величину этого напора. Закон сохранения импульса выполняется в любом случае, независимо от того, что происходит с атомами при столкновении. Вопрос лишь в том, какая часть импульса передается от набегающих молекул воздуха шару. Максимальный напор будет, понятно, при упругих столкновениях молекул воздуха  с шаром. Если я не ошибся в интегрировании, то он равен 5/3*ro*v^2, где ro-плотность воздуха, а v – естественно скорость . Если же столкновения абсолютно неупругие, т.е. молекулы воздуха сразу после удара летят вдоль поверхности шара, то напор будет минимально возможный и равен  1/3*ro*v^2, опять-таки, если нигде не ошибся в арифметике. Мне лично кажется, что второй случай ближе к реальности, чем первый.  Короче, взял я это второе выражение, подставил его в уравнения движения камня в поле тяжести Земли и численно проинтегрировал.  Плотность воздуха в уравнениях экспоненциально убывала с высотой (в 2 раза на каждые 5.5 км). Плотность камня взял 2.5 г/куб. см. Искривление поверхности земли я не учитывал. Оказалось, что, если камень влетает в атмосферу  строго вниз , а его диаметр не более примерно 30 см, то он полностью затормозится в атмосфере. Под «полностью затормозится» не надо понимать, конечно, что он зависнет в воздухе, просто он упадет на землю со скоростью свободного падения в приземном слое атмосферы.  Более того, оказалось, что этот «критический» диаметр почти не зависит от начальной скорости метеорита в диапазоне всех реальных скоростей – от 11 км/сек до 70 км/сек.  От угла входа он, конечно, зависит, и чем больше наклонена траектория к вертикали, тем больший метеорит будет «полностью» остановлен атмосферой. Так, например, для угла наклона 70 градусов полностью затормозятся камни с диаметром 90-100 см, в зависимости от скорости. Если учесть, что сила сопротивления была оценена по минимуму, то атмосфера может «останавливать» и более крупные  метеориты.

    Аэродинамический напор приводит к одностороннему сжатию камня. Если сжатие превышает предел прочности материала, то метеорит разрушится в воздухе.  Не знаю , из чего там делают метеориты, но данные по прочности земных горных пород в Сети есть. Прочность,  естественно, зависит от типа породы и от ее структуры, но, насколько могу судить по тем данным, что видел, для «настоящих» не рыхлых камней прочность лежит в диапазоне от нескольких сотен до единиц тысяч атм.  Если вернемся к шару, влетающему вертикально вниз со скоростью 20 км/ сек, то такие давления развиваются при диаметрах не менее нескольких метров. Если же начальная скорость равна 70 км/сек, то даже полуметровый шар, летящий строго вниз, с большой вероятностью разрушится (если раньше не сгорит Smile ). Еще раз повторю, что не разбираюсь в метеоритах, но они могут быть весьма рыхлого строения, т.к. формировались, возможно, не внутри массивных планет, а в поясе астероидов.  Такие камни и разрушаться будут легче. Опять же, реальный камень совсем не шар, значит, и сопротивление у него может быть выше и локальные напряжения тоже. 

     

     

     

  • 08.09.2016, 23:58
    0 up down
    Сообщение

    AlexLAV в 08.09.2016, 15:39 написал(а): link
    Если же столкновения абсолютно неупругие, т.е. молекулы воздуха сразу после удара летят вдоль поверхности шара, то напор будет минимально возможный и равен 1/3*ro*v^2, опять-таки, если нигде не ошибся в арифметике. Мне лично кажется, что второй случай ближе к реальности, чем первый.
    Так будет только если метиорит имеет игловидную форму; а у круглого тела, проблемы с обтекаемостью начинаются уже при приближении к звуковой скорости. На космических-же скоростях, никакой речи об обтекаемости вообще идти не можетunknw
  • 09.09.2016, 15:14
    1 up down
    Сообщение

    А кто говорит об обтекаемости? Речь идет об оценке силы сопротивления на основе закона сохранения импульса. 

  • 08.11.2016, 07:43
    0 up down
    Сообщение

    Объясните, как метеорит может нагреться и сгореть без остатка на высоте 30-50 км над Землей, если известно, что в ионосферу он пролетает без помех до высоты 80-90 км над Землей, скорость метеорита 10-70 км/с, сгорает на высоте 30-50 км, при этом плотность воздуху на высоте 50 км на три порядка меньше плотности воздуха у поверхности Земли, это как плотность воды по отношению к плотности воздуха в нормальных условиях. При этом реактивные самолеты летают около поверхности Земли на скоростях 1-2 км/с, летают долго - не взрываются и не сгорают:) Вопрос связан со временем нагрева, если посчитать сколько метеорит "трется" о разреженный воздух, то на нагрев до бела в "плотных слоях атмосферы" у него от силы пару секунд:) 

          Судя по последним записям с видеорегистраторов, напрмер  https://www.youtube.com/watch?v=OWl432HVlU0, все метеориты взрываются, также как в небе над Челябинском. Просто от малых метеоритов ударная волна гасится в атмосфере. Нет времени у них на нагрев в "плотных слоях атмосферы". Но здесь вторая засада, по своему составу метеориты похожи на руду. Руда плавится в доменных печах, но не взрывается, ни разу:) 

         Ответ. взрывается воздух от критического ускорения, а не метеорит.

    Там где образуется сплошная среда или плотные слои атмосферы, как раз на границе с ионосферой, воздух "разорвать" или взорвать легче, чем около Земли, так как критическое ускорение пропорционально квадратному корню плотности воздуха.

    более подробно здесь http://slesh61.livejournal.com/1010.html  

  • 08.11.2016, 08:25
    0 up down
    Сообщение

    Slesh в 08.11.2016, 07:43 написал(а): link
    Ответ. взрывается воздух от критического ускорения, а не метеорит.

    При достижении сверхзвуковых скоростей тоже происходит хлопок. Возможно метеорит достигает сверхзвуковых скоростей? По крайней мере прыгун из стратосферы вроде бы достигал сверхзвуковой скорости, так что метеорит тем более.