web analytics

Μπορεί να πραγματοποιηθεί αυτή η αποστολή;

Άσκηση 107 σχολικού βιβλίου

Θέλουμε να στείλουμε στο Διάστημα ένα σώμα μάζας m = 200kg. Για το σκοπό αυτό χρησιμοποιούμε πύραυλο  που εκτοξεύεται  από την επιφάνεια της Γης, κατακόρυφα προς τα πάνω. Ο πύραυλος ξεκινάει με ταχύτητα μηδέν. Θεωρούμε ότι το σώμα δέχεται από τον πύραυλο σταθερή προωστική δύναμη F = 4000N και ότι τα καύσιμα του πυραύλου διαρκούν μέχρι να φτάσει σε ύψος H = 0,6RΓ από την επιφάνεια της Γης.
Να υπολογίσετε το ύψος στο οποίο  το σώμα θα έχει αποκτήσει την απαραίτητη ταχύτητα για να διαφύγει στο Διάστημα και την ταχύτητα που θα έχει το σώμα όταν βγει από το πεδίο βαρύτητας της Γης.

Δίνονται η ακτίνα της Γης RΓ = 6400km και η ένταση του πεδίου βαρύτητας στην επιφάνεια της Γης gο = 10m/s2.

i) Τι καταλαβαίνετε από τη λέξη εκτοξεύεται; Μπορεί να χρησιμοποιηθεί στον παρόν σενάριο;

ii) Όταν διαβάζετε ότι χρησιμοποιείται πύραυλος ποιο από τα παρακάτω νομίζετε ότι είναι σωστό;

α) Είναι ένας μηχανισμός αμελητέας μάζας, που έχει φτερά και σπρώχνει το σώμα.

β) Είναι ένας μηχανισμός μεγάλης μάζας που κινείται με έλικες, όπως τα αεροπλάνα και σπρώχνει το σώμα.

γ) Είναι ένας μηχανισμός μεγάλης μάζας, που κουβαλάει μαζί του καύσιμα, τα οποία καίει για να σπρώξει το σώμα, αλλά μπορεί να λειτουργήσει μόνο μέσα στην ατμόσφαιρα.

δ) Είναι ένας μηχανισμός μεγάλης μάζας, που κουβαλάει μαζί του καύσιμα, τα οποία καίει για να σπρώξει το σώμα και μπορεί να λειτουργήσει και έξω από την ατμόσφαιρα, στο διάστημα.

iii) Πιστεύετε ότι το σώμα έχει μεγαλύτερη μάζα ή ο πύραυλος που θα το επιταχύνει;

iv) Θα μπορούσε να απογειωθεί το σώμα αν ο πύραυλος είχε – χαριστικά – αρχική μάζα Μ0 = m = 200kg, όση δηλαδή και το σώμα με προωστική δύναμη F = 4000N;

v) Μπορείτε να επαναδιατυπώσετε την άσκηση ώστε να είναι σωστή, όχι μόνο από άποψη Μαθηματικών, αλλά και από άποψη Φυσικής; Στη συνέχεια δώστε κάποια λύση.

Συνέχεια 

Συνέχεια %ce%b1%ce%b1%ce%b1%ce%b11

Loading

Subscribe
Ειδοποίηση για
17 Σχόλια
Inline Feedbacks
Όλα τα σχόλια
Κωνσταντίνος Καβαλλιεράτος

Γεια σου Ανδρεα. Δεν καταλαβαινω που ειναι το προβλημα με την ασκηση. Ο ορισμος του ορου “εκτοξευση” δεν υπαρχει σε κανενα σχολικο βιβλιο. Αρα η λεξη εχει το νοημα που γραφουν τα λεξικα. Ο όρος εκτοξευση που στα αγγλικα αποδιδεται ως launch πχ spacecraft launch σημαινει ακριβως αυτο που γραφει και η ασκηση. Απογειωση με την βοηθεια μηχανων.
Ο Διονυσης σε σχολιο του και μαλιστα απευθυνομενος σε εσενα εχει γραψει :
“Αν δεν έχει δοθεί ο ορισμός, τότε η λέξη έχει το νόημα που έχει και στην καθημερινή ζωή.”
Άρα καλα κανει η ασκηση και γραφει οτι ο πυραυλος εκτοξευεται.Δεν υπαρχει λαθος.Kαι απο το Kennedy Space Center πυραυλοι εκτοξευονται και κεντρο εκτοξευσεως πυραυλων λεγεται.(Launch Operations Center ) Με τον ορο εκτοξευση δεν εννοουν οτι πετανε πετρες στον αερα. 🙂
Άρα αυτα που γραφεις οτι εκτοξευση σημαινει “αποκτά αρχική ταχύτητα υ0 ≠ 0 από
εξάσκηση δύναμης για πολύ μικρό χρονικό διάστημα και στη συνέχεια κινείται ελεύθερα,
χωρίς να συνεχίζει να δρα ο μηχανισμός που του έδωσε την ταχύτητα”
μαλλον ειναι δικες σου ιδεες δεν υπαρχει πουθενα αυτος ο ορισμος.
Στην συνεχεια βγαζεις οτι ο πυραυλος δεν απογειωνεται αλλα το πολυ πολυ αιωρειται.
Κανεις λανθασμενους υπολογισμους κατα την γνωμη μου.Η ασκηση λεει σαφως οτι το σωμα μαζας 200Kg δεχεται απο τον πυραυλο δυναμη 4000Ν. Αρα αν αφαιρεσουμε το βαρος που ειναι 2000Ν τοτε το σωμα την στιγμη της εκτοξευσης δεχεται δυναμη 2000Ν και οχι μηδεν.Η μαζα του πυραυλου που ειναι οι μηχανες που κουβαλανε το σωμα δεν μας ενδιαφερει. Αλλο αντικειμενο ο πυραυλος και αλλο το σωμα που κουβαλαει. Η ασκηση αναφερεται στο σωμα και οχι στον πυραυλο. Μια χαρα μου φαινεται η ασκηση δεν βρισκω καποιο λαθος.

Τελευταία διόρθωση3 μήνες πριν από Κωνσταντίνος Καβαλλιεράτος
Κωνσταντίνος Καβαλλιεράτος

Oχι Ανδρεα,οσες ασκησεις και να μου δειξεις με πετρες και ξυλα που εκτοξευονται και εκτελουν βολές,η εκφραση εκτοξευση πυραυλου εξακολουθει να ειναι σωστη,και ειναι αυτη που χρησιμοποιειται διεθνως.Ο μαθητης δεν ειναι αναγκη να γνωριζει βαλιστικη,εχει μαθει να μιλαει ελληνικα απο το δημοτικο και γνωριζει τι σημαινει εκτοξευση πυραυλου.Ειναι απολυτα σωστος όρος.Κατα την γνωμη μου δεν δικαιολογειται η διαφωνια σου.
Σχετικα με το αλλο η μαζα 200 +200 απο που προκυπτει;To σωμα εχει μαζα 200 σκετο και του ασκειται δυναμη 4000Ν Η ασκηση γραφει “το σώμα δέχεται από τον πύραυλο σταθερή προωστική δύναμη F = 4000N” Εκτος αν δεν βλεπω καλα. Νομιζω οτι θελεις να βγαλεις λαθος μια σωστη ασκηση.

Κωνσταντίνος Καβαλλιεράτος

Έχω την εντύπωση Ανδρέα ότι μόνο σε σένα ο όρος εκτόξευση πυραύλου της άσκησης δημιουργεί λανθασμένη εικόνα.Αν υπάρχει άλλος ας απαντήσει εδώ. Εκτόξευση πυραύλου από την Γη σημαίνει αρχική ταχύτητα μηδέν και στην συνέχεια για να ανέβει δέχεται δύναμη.Οτι ακριβώς λέει η άσκηση.Δεν είναι ανάγκη να είναι Λυκείου ο μαθητής για να καταλάβει την έννοια εκτόξευση πυραύλου.Απο Τριτη Τεταρτη Δημοτικού και μετά την καταλαβαίνει.Το. Ότι η λέξη αυτή χρησιμοποιείται και διαφορετικά,όπως πχ Η Γυναίκα μου εκτόξευσε ένα τασάκι και παραλίγο να με πετύχει,δεν καθιστά την άσκηση λάθος.

Τελευταία διόρθωση2 μήνες πριν από Κωνσταντίνος Καβαλλιεράτος
Αρης Αλεβίζος
Αρχισυντάκτης
17/01/2026 3:42 ΜΜ

Γεια σου Κωνσταντίνε.

Αναλυτικά τα βασικά στάδια για να στείλουμε μια διαστημοσυσκευή κάπου στο διάστημα είναι:
1.     Προετοιμασία και Μεταφορά:
·       “Rollout“: Μεταφορά του συνόλου (πύραυλος + όχημα) από το VAB στην εξέδρα εκτόξευσης.
2.     Εκτόξευση:
·       Καταμέτρηση (Countdown): Λεπτομερείς έλεγχοι συστημάτων και φόρτωση καυσίμων (π.χ. υγρό υδρογόνο, οξυγόνο).
·       Πυροδότηση: Ενεργοποίηση των κινητήρων πρώτου σταδίου.
·       Απογείωση (Liftoff): Απελευθέρωση από την εξέδρα και αρχική άνοδος.
·       Διαχωρισμός Βοηθητικών Σταδίων (Staging): Αποδέσμευση των πλευρικών ενισχυτών (boosters) ή του πρώτου σταδίου όταν εξαντληθούν τα καύσιμά τους.
·       Εκτόξευση Ανώτερων Σταδίων: Πυροδότηση των κινητήρων του επόμενου σταδίου του πυραύλου.
3.     Εισαγωγή σε Τροχιά:
·       Αποδέσμευση του προστατευτικού καλύμματος του φορτίου (fairing).
·       Αν πρόκειται να τεθεί σε τροχιά γύρω από την γη του δίνεται ταχύτητα εφαπτόμενη στην έλλειψη που θα ακολουθήσει στο περίγειο της τροχιάς του παίρνοντας υπόψη και την ταχύτητα περιστροφής της γης γύρω από τον άξονά της. Μετά κινείται με βάσει τους νόμους της βαρύτητας.
·       Αν πρόκειται να  κατευθυνθεί προς κάποιον πλανήτη  δίνεται ταχύτητα εφαπτόμενη στην έλλειψη που θα ακολουθήσει στο περίγειο της τροχιάς του παίρνοντας υπόψη και την ταχύτητα περιφορά της γης  γύρω από τον ήλιο. Μετά κινείται με βάσει τους νόμους της βαρύτητας.
·       Αν πρόκειται να βγει από το ηλιακό (όπως τα Voyager) του  δίνεται ταχύτητα εφαπτόμενη στην έλλειψη που θα ακολουθήσει στο περίγειο της τροχιάς του παίρνοντας υπόψη και την ταχύτητα περιφορά της γης  γύρω από τον ήλιο, όπως το προηγούμενη περίπτωση ώστε να οδηγηθεί σε κάποιον πλανήτη ο οποίος να του δώσει ταχύτητα βαρυτικής υποβοήθησης (Gravity Assist Velocity).
 
Είναι νομίζω φανερό από τα προηγούμενα ότι κατά την Απογείωση (Liftoff) από την γη μόνο να δουλέψουν οι κινητήρες και να αποχωριστούν οι δεξαμενές με τα  καύσιμα μας σωστά μας νοιάζει. Η κατάλληλη θέση η διεύθυνση και το μέτρο της  ταχύτητας που απαιτείται για να ακολουθήσει την τροχιά που θέλουμε γίνεται εκεί που τελειώνει η φάση της απογείωσης. Γι’ αυτό  εκεί θεωρούμε ότι γίνεται πραγματικά η εκτόξευση (Launch).

Η διατύπωση του Αντρέα στην ερώτηση v)

Σώμα μάζας m = 200kg, ηρεμεί στην επιφάνεια της Γης, η οποία θεωρείται σφαιρική και
ακίνητη. Κάποια στιγμή ασκείται στο σώμα, κατακόρυφη σταθερή δύναμη, με φορά προς τα πάνω, μέτρου F = 4000N, από μηχανισμό που δεν εξετάζουμε. Η δύναμη αυτή ασκείται μέχρι το σώμα να φτάσει σε ύψος Η = 0,6RΓ όπου RΓ η ακτίνα της Γης. Στη συνέχεια παύει να ασκείται. Να υπολογίσετε:….
 
δεν διαφέρει πολύ από την αρχική, δεν οδηγεί σε διαφορετική λύση και αποτελέσματα παρακάμπτει το ζήτημα με την μάζα των καυσίμων που πάντα στην πράξη αρχικά είναι πολύ μεγαλύτερη αυτής του σκάφους.

Κωνσταντίνος Καβαλλιεράτος

Γεια σου Αρη και καλη χρονια. Καιρο εχουμε να τα πουμε απο κοντά 🙂 Αυτα που γραφεις ειναι σωστα. Ομως η διατυπωση του Ανδρεα δεν βελτιωνει καθολου την ασκηση ως προς την σαφηνεια. Ενας πυραυλος εκτοξευεται. Αυτο μονο μας ενδιαφερει. Η δυναμικη απο εκει και περα γινεται μονο πανω στο σωμα που κουβαλαει.Δεν εμπλεκεται ουτε μαζα πυραυλου ουτε καυσιμων ουτε τιποτα,αφου μας δινει ετοιμη την δυναμη που ασκει ο πυραυλος στο σωμα. Σαν να λεμε οτι ξεκινας με το αυτοκινητο σου και με γνωστες τις δυναμεις που δεχεσαι απο το καθισμα του αυτοκινητου,κανουμε δυναμικη μονο πανω στο σωμα σου. Δεν μας ενδιαφερει κανενα στοιχειο που αφορα το αυτοκινητο.Ο Ανδρεας λεει οτι η εκφραση “ο πυραυλος εκτοξευεται” δεν ειναι σωστη. Δηλαδη οτι για να πουμε οτι εκτοξευεται επρεπε να τον στειλουμε με σφεντόνα.Πρωτη φορα τα ακουω αυτα τα πραγματα 🙂

Τελευταία διόρθωση2 μήνες πριν από Κωνσταντίνος Καβαλλιεράτος
Αρης Αλεβίζος
Αρχισυντάκτης
17/01/2026 8:33 ΜΜ

Γεια σου Κωνσταντίνε, καλή σου χρονιά.

Νομίζω δυό είναι τα σημεία.που έχει τις αντιρρήσεις του ο Αντρέας.

– Το ένα είναι σε ποιο σημείο  είναι σωστό να λέμε ότι εκτοξεύεται το διαστημόπλοιο. Και  εξήγησα ήδη στο προηγούμενο κείμενό μου που θεωρείται ότι συμβαίνει αυτό και γιατί.

– Το δεύτερο είναι πως επιτυγχάνεται η σταθερή δύναμη της άσκησης.

Οι κλασσικές απογειώσεις με κάθε τύπο πυραύλων που έχουν χρησιμοποιηθεί ever επιτυγχάνονται με σύντομες διαδοχικές εκρήξεις σχετικά ισχυρής ώθησης, Πυροδοτούνται διαδοχικά οι διάφοροι όροφοι του πυραύλου φορέα και απορρίπτονται. Έτσι σταθερή δύναμη, από την στιγμή που θα φύγει από την πλατφόρμα μέχρι να φτάσει στο σημείο που μπαίνει στην τροχιά του,  ΔΕΝ  μπορεί να ασκηθεί στο σώμα του διαστημοπλοίου.

Υπάρχει ένα άλλο είδος πρόωσης, η ηλεκτρική πρόωση με ιόντα (Ion Engine), χρησιμοποιήθηκε στην διαπλανητική πτήση του Deep Space 1 και  στην επιστημονική αποστολή Dawn στους αστεροειδείς, που λειτουργεί διαφορετικά. Εκεί η ηλεκτρική πρόωση χρησιμοποιεί μια πιο ήπια ώθηση συνεχώς για περιόδους μηνών ή ακόμη και ετών.

Όμως ακόμη και τα διαστημικά σκάφη με ιονική πρόωση από την πλατφόρμα μέχρι να φτάσουν στο σημείο που μπαίνει στην τροχιά του κινήθηκαν  με τη χρήση χημικών πυραύλων άρα με διαδοχικές ώσεις.

Με δεδομένο ότι οι μαθητές “δεν τόχουν” με την καμία το θέμα, διδακτικά είναι ζήτημα του καθενός, νομίζω, μέχρι που θα το πάει. Από την ακίνητη γη μέχρι ότι μπορούσαν τα Voyager να φύγουν από την πλατφόρμα και να βγουν από το ηλιακό  κατευθείαν.

Κωνσταντίνος Καβαλλιεράτος

Αρη οί αντιρρήσεις του Ανδρέα που λες είναι αβασιμες και οι δύο.Τα διαστημόπλοια εκτοξεύονται. Αυτή είναι η σωστή λέξη Και έχουν μηχανές δεν τα πετάμε με σφεντόνα.Αλλα τεχνικά θέματα είναι άσχετα με την άσκηση.
Ούτε η σταθερή δύναμη της μας ενδιαφέρει πώς επιτυγχάνεται.Ειναι δεδομένο της άσκησης.Την άσκηση με την τρύπα στη Γη που ένα σώμα μέσα στην τρύπα κάνει ΑΑΤ την έχεις λύσει;Υπάρχει από τότε που ήσουνα φοιτητής.Αν εγώ έλεγα ότι η άσκηση είναι λάθος διότι δεν μας λέει πως τρυπάνε την Γη θα το θεωρούσες, λογικό;Μια χαρά είναι η άσκηση με τον πύραυλο δεν χρειάζεται να το παιδευουμε αλλο.

Αρης Αλεβίζος
Αρχισυντάκτης
17/01/2026 10:34 ΜΜ

Η γνώμη μου είναι ότι προσπαθεί ο Αντρέας να είναι πιο κοντά στην πραγματικότητα από την οποία απέχει η άσκηση.
Κατά τα άλλα αν το δεις με το πνεύμα αυτά τα δεδομένα έχω με αυτά πορεύομαι όπως στην άσκηση με την τρύπια γη, και πολές άλλες, όλα καλά.
Να είμαστε και εμείς καλά.

Θοδωρής Παπασγουρίδης

Καλησπέρα σε όλους, η εκφώνηση της άσκησης δεν ξέρω αν είναι λανθασμένη, σίγουρα είναι προβληματική. Όταν διαβάζεις μία εκφώνηση και δεν αντιλαμβάνεσαι
τί ακριβώς εννοεί, αλλά χρειάζεται 2η και 3η ανάγνωση, είναι σίγουρα προβληματική.

Η διατύπωση που προτείνεις Ανδρέα είναι σαφώς καλύτερη, διότι δεν έχει γκρι ζώνες
και καθιστά σαφές το θεωρητικό πλαίσιο στο οποίο οφείλεις να κινηθείς για να τη λύσεις.
Πάντα πίστευα πως στο λύκειο διδάσκουμε θεωρητικά μοντέλα φυσικής, τα οποία πρέπει να καθιστούμε σαφή στις εκφωνήσεις και να μην προσπαθούμε να “χωρέσουμε” καθημερινή εμπειρία και δραστηριότητες που καθιστούν θολό και ασαφές το θεωρητικό πλαίσιο αμφισβητώντας το μοντέλο.

Συμφωνώ Ανδρέα πως η φράση “σώμα εκτοξεύεται” στη λυκειακή πρακτική έχει τη χροιά όσων αναφέρεις, οπότε ναι, είναι αποτυχημένη η έκφραση. Θα μπορούσαν να αποδοθούν πλείστες άλλες…. ομολογώ όμως πως η δύναμη των 4000Ν θεωρούσα πάντα πως ασκείται αποκλειστικά στο σώμα, αφού αλλιώς δεν υπήρχαν επαρκή στοιχεία για να λυθεί…. όχι βέβαια πως προβληματίστηκα για τη μάζα των καυσίμων, οπότε κέρδος έχω από τη συζήτηση ….

Λυπάμαι για ακόμα μία φορά για την αισθητική των παρεμβάσεων του Κωνσταντίνου…

“Kαι απο το Kennedy Space Center πυραυλοι εκτοξευονται και κεντρο εκτοξευσεως πυραυλων λεγεται.(Launch Operations Center ) Με τον ορο εκτοξευση δεν εννοουν οτι πετανε πετρες στον αερα. ”

“Κανεις λανθασμενους υπολογισμους” (***)

“Ο μαθητης δεν ειναι αναγκη να γνωριζει βαλιστικη,εχει μαθει να μιλαει ελληνικα απο το δημοτικο και γνωριζει τι σημαινει εκτοξευση πυραυλου.”

“Δεν είναι ανάγκη να είναι Λυκείου ο μαθητής για να καταλάβει την έννοια εκτόξευση πυραύλου.Απο Τριτη Τεταρτη Δημοτικού και μετά την καταλαβαίνει.”

Ο καθένας κάνει τις επιλογές του και κρίνεται

(***) Πού είδες Κωνσταντίνε τους λανθασμένους υπολογισμούς;

“Λανθασμένη” υπόθεση κάνει ο Ανδρέας, προσπαθώντας να δώσει σε μία κακή και ασαφή εκφώνηση ρεαλιστικό περιεχόμενο….

Εγώ που δεν ενδιαφέρομαι για το ρεαλιστικό περιεχόμενο δεν προβληματίστηκα από τα παραπάνω… και σίγουρα διάβασα πράγματα που δεν είχα δεδομένα στη σκέψη μου…

Τελευταία διόρθωση2 μήνες πριν από Θοδωρής Παπασγουρίδης
Κωνσταντίνος Καβαλλιεράτος

Εμεις μπορει να συζηταμε και μαλιστα καποια τεχνικα δεδομενα που αφορουν την εκτοξευση των πυραυλων και τις διαδικασιες για να στειλεις κατι στο διαστημα,που μας εδωσε ο Άρης σιγουρα εχουν ενδιαφερον. Ομως αν εξαιρεσουμε την συζητηση που ακολουθει,αν υποθεσουμε οτι δεν υπαρχουν σχόλια για να διαβασει καποιος,η αναρτηση αυτη καθαυτη δεν ξεκαθαριζει τιποτα σε καποιο μαθητη,μαλλον τον μπερδευει.Οταν σε μια απλη ασκηση που δινει μαζα 200kg και δυναμη εκτος του βαρους 4000N προς τα πανω και γραφεις F=(200+200)g-4000=0 αρα το σωμα θα αιωρειται,συγνωμη αλλα αυτο αν το δεις γραμμενο σε διαγωνισμα ειναι για κατω απο την βαση.Απαντω στον Θοδωρη που ρωταει που ειναι ο λανθασμενος υπολογισμος. Η γνωμη μου λοιπον ειναι οτι αν ενας μαθητης που ξερει πεντε πραγματα,διαβασει την ασκηση το πιο πιθανο ειναι την λυσει ευκολα χωρις να μπερδευτει πουθενα. Δεν βλεπω καποιο προβλημα στην διατυπωση.Αν διαβασει αυτην την αναρτηση δεν θα κερδισει κατι.Θα μπερδευτει ασχημα. Μπορω να λεω την γνωμη μου για θεματα που αφορουν την δουλεια μας ή απαγορευεται;

Θοδωρής Παπασγουρίδης

Μπορείς να λες ό,τι θέλεις και με τον τρόπο που θέλεις…
Εσύ κρίνεσαι όταν προσπαθείς να βρεις “λάθη” εκεί που δεν υπάρχουν.
Η φυσική διδάσκεται, ο τρόπος έκφρασης όχι