新生活!引っ越してから困らないように注意すべきことは?>>

今回のスペースシャトルにせよ、アポロロケットにせよ(古いな)、発射直後はとてもゆっくり浮かび上がっているように見えます。
自動車でも飛行機でも、静止した状態から動き出すときは、ゆっくり動きだし次第に加速していくので、ロケットも上昇しながら加速していくというのは分かります。
ですが、あれだけ大きなモノがスローモーションのように浮かびあがる様は何度見ても不思議に思えます。もっと急がないと倒れちゃう、と心配になったり。
スペースシャトルの発射直後の速度はどれくらいなんでしょうか?
ゆっくり見えるのは離れているからなのかしら?

また弾丸のような物体が、ゼロから最高速度までほとんど瞬時に加速するのとロケットの発射では条件が違うのでしょうか?

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A 回答 (9件)

弾丸は発射して銃口から出たときが速度の最高点で、弾丸そのものは再加速されないので減速する一方です。


ですから瞬間に加速しないといかんわけですね。
ロケットやジェット機などは垂直に上昇する場合、自重を相殺する推力を得てから加速していくのでゆっくりなんじゃないでしょうか。
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この回答へのお礼

ご回答ありがとうございます。
自重を相殺する推力ってのがポイントみたいですね。
あと、弾丸とはまるで事情が違うことに気づきました。

お礼日時:2005/07/28 14:06

アポロは打上時で最大6G程度,スペースシャトルは3G程度です.


同じ時間ならアポロはスペースシャトルより速くなっているのですが,
なんせサターンVは大きいのでシャトルほど速いようには見えにくいですね.

打上の加速の具合は,最も効率よく軌道に載せられるように,
綿密に計画されて,その通りに実行されます.
また,搭載燃料が減るので,同じエンジン出力なら加速度は大きくなります.
従って単純に3Gだの6Gだのとは言えないのですが,
ここでは単純にずっと3Gだとすると,軌道速度秒速7900mに
達するには,
9.8×3×t=7900
t=7900/(9.8×3)≒約270秒
かかります.
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この回答へのお礼

ご回答ありがとうございました。
・・・ちと難しいけど、よく分かりました(ような気がする)。(^^;

お礼日時:2005/07/29 18:09

ロケットが倒れないのは,エンジンの噴射方向を,微妙に調節しているのです.



小学校の頃,手のひらにホウキをのせて,倒れないように頑張った経験はありませんか? 下手な人は,ゆらゆらホウキを動かさないといけませんが,上手い人になると,ホウキはほとんど静止したままなのに,倒れませんよね.ロケットも同じで,上手く作られたロケットは,無駄に動かさなくても倒れないようになっています.

あれを専門用語で倒立振子と呼ぶのですが,その原理を使っています.
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この回答へのお礼

ご回答ありがとうございます。
専門用語を使っているにもかかわらず平易なご説明を戴きました。よく理解が出来ました。

お礼日時:2005/07/28 14:18

シャトルでもロケットでもあんな重たい物1トン処の話でないですね。



しかも、ギア比と言うものもないので、トルク・パワーの
変換がありませんね。

ロケットエンジン点火後シャトルが浮き上がるようになる力を
慣性の法則により、そして地球の引力の束縛から逃れる為の
噴射(動き出しが一番パワーがいると思う)。

そうとう重量が有る為に普段見慣れた乗り物と違うので
スローモーションに見えるのでしょうね。

ジェット戦闘機の発進の様子と比べて見ると面白いかもしれませんね。
(空港から発進するジェット戦闘機と比べる。航空母艦からの発進は機械が打ち出すので比較に成らない)
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この回答へのお礼

ご回答ありがとうございます。
一般的にはよく知られた慣性の法則が、
・とても大きなもので
・垂直方向に
働くので不思議に見えるんですね。
横方向であれば、飛行機でも列車でも、初めはソロリと動き出すのがなんの不思議でもありませんものね。

お礼日時:2005/07/28 14:17

こんにちは。

物理嫌い、おまけに専門家ではない為、テレビの受け売りになりますが、知っている限りの範囲でお答えします。 まず、既述の皆さんがおっしゃっている様に、慣性の法則により、重量がある程、初速は遅くなります。リフトアップ後、速度が安定するまでの間、風による影響や、メインブースターの確度制御の誤差などによる機体の傾きは、姿勢制御用の噴射装置があり、微調整しているそうです。だから倒れない、とある番組で言ってました。あんな物作って、空どころか宇宙に飛ばす・・・。人間って凄いですな、実に・・・。悲しい事に自分の事ではありませんが・・・。
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この回答へのお礼

ご回答ありがとうございます。
安定を保つ仕組みがよく分かりました。

>悲しい事に自分の事ではありませんが・・・。
オイラのことでもありません。
ですが、このように知識を共有し教えて下さる方がいらっしゃる(もちろんRightCurvedさんもその一人!)ことだって素晴らしいことです。
オイラも知っていることがあれば、誰かに伝えるような形で役立てたら嬉しいです。

お礼日時:2005/07/28 14:15

先ずロケットと弾丸では同じように飛んでいるようでも、全く違うシステムです。


ロケットは自ら推進剤を後方に吹き出して徐々に加速して行きます。
ですからリフトオフ時はかなりゆっくりに見える筈です。
また、最高速は7.9km/secでマッハ23とか24くらいです。

銃の場合は全く逆で推進剤が弾丸を押し出すような形なので銃口を出た瞬間が最高速で以後は空気抵抗によって徐々に減速して最終的には停止します。
速度は弾の種類や銃の種類、同じ銃でも銃身長の違いなどでばらばらですが、せいぜいマッハ2くらいです。(特殊なものは除く。)

ところで、アポロロケットなるものは有りませんよ。
あれはサターンロケットです。(アポロは宇宙船の方です。)
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この回答へのお礼

ご回答ありがとうございます。
ロケットと弾丸の推進構造の違いがよく分かりました。

アポロは宇宙船で、ロケットはサターンでしたか。そういうえばサターンって聞いたことがあります。アポロという言葉があまりに有名なので勘違いしてしまいました。

お礼日時:2005/07/28 14:12

高校で習う物理の式に


   F = m a   力 = 質量×加速度

という式があります.

ロケットの質量は 100 トンくらいだと思いますが,弾丸の質量は 100 グラム程度だと思いますので,同じだけの力を加えたとしたら,弾丸の加速度は,ロケットの加速度の 10 万倍ということになりますね.

もしロケットエンジンの性能が,弾丸の火薬より 1000 倍良い性能を持っていたとしても,弾丸の加速度はロケットの加速度の 1000 倍です.

スピードの公式は
   v = at   速度 = 加速度×時間

なので,スピードにも差が出るはずですね.
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この回答へのお礼

ご回答ありがとうございます。
公式の解説ありがとうございました。

お礼日時:2005/07/28 14:10

5秒でスペースシャトル一個分浮き上がったとすると、


全長約55mなので、5秒で55メートル。
時速に直すと40キロくらいでしょうか。まちがってたらすいません。
実際はどんどん加速していって、発射して2機のロケットを切り離したときに時速2000マイルといっていました。
時速2000マイル=時速3200キロ=約マッハ3
えらいスピードです。
弾丸のように打ち出すと、すさまじい衝撃とGにより乗組員全員一瞬で死亡してしまいます。
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この回答へのお礼

ご回答ありがとうございます。
弾丸並に発射されたら乗組員が死んでしまいますね、確かに。シャトル本体も、それだけの加速を一気に掛けたらつぶれちゃいそうですしね。

お礼日時:2005/07/28 14:09

物理の問題っぽくなってしまいますが、物体を加速させる時には、力と質量が反比例になります。

つまり、重いものほど加速には時間がかかり、また減速させるのにも時間がかかります。いわゆる慣性の法則です。ということは、ピストルの弾は質量が少ない、つまり軽いので加速するのも早いことになります。
それからロケットは発射台にしっかりと固定され、レールから発射するようになっていますし、エンジンが円形や五角形で並べられていて非常に安定した飛行が出来るので、倒れるようなことはまずないでしょう。もちろん、発射の角度がちょっとでもずれたら大気圏内で燃え尽きてしまうので、綿密な計算が行われていることに違いはありません。
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この回答へのお礼

ご回答ありがとうございます。
重いモノは加速にも時間がかかるのですね。デブなオイラの腰が重いのも同じ理由で・・・、じゃないですな。(^^;
あと、安定が確保されている事情が分かりました。

お礼日時:2005/07/28 14:07

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Qロケット打ち上げ時の速度

地球の周回軌道や重力圏外に出るために
ロケットは高速で打ち上げられていますが
なぜ高速で打ち上げなければならないのでしょうか?

時速500キロでも50キロでも
消費するエネルギー量は同じだと思うのですが...

単に、周回軌道速度を出すために必要だからでしょうか?
速度が速い場合と遅い場合の利点と欠点を教えてください。

Aベストアンサー

話の大前提として、現在、我々が宇宙空間で推進力として使える動力源は、極めて大推力を極短時間だけ絞り出せるタイプのものしかないということが上げられます。よって、行程のほとんどは慣性飛行(推力ゼロで外力にのみ左右される飛行)をする必要があるのです。地球近傍では、推力ゼロとすると受ける力のほとんどは地球の重力ということになりますから、単純に言ってしまえば放物線・楕円・双曲線軌道のいずれかに沿ってのみ飛行可能ということですね。この条件の下では、短時間に高加速を達成し、速度エネルギーという形で周回軌道なり重力圏脱出のために必要なエネルギーをもつ必要があります。

もし仮に、人類が「低推力かつ長時間噴射可能」という動力源を開発出来れば、そのエンジンをだらだらと噴かすことで、ゆっくりと地球の軌道を周回したり、重力圏を脱することが出来ると思います(もちろん低推力と言っても最低限地球の地表面重力よりは上でないと地表から上昇できませんが)。
その場合は、常に外力以外の推力が存在できますので、軌道は必ずしも放物線・楕円・双曲線軌道のいずれかである必要はありません。その気になれば地球周辺をゆっくりと四角い軌道で飛ぶことだって出来ないことではありません。また、太陽圏外に向かって(おなじくゆっくりと)一直線に飛ぶことだって出来るでしょう。

問題は、人間がそのような動力源を持っていないということですね。故に、必要なエネルギーを数分間という時間で絞り出す必要があり、結果として一気に高速になってしまう、という訳です。

話の大前提として、現在、我々が宇宙空間で推進力として使える動力源は、極めて大推力を極短時間だけ絞り出せるタイプのものしかないということが上げられます。よって、行程のほとんどは慣性飛行(推力ゼロで外力にのみ左右される飛行)をする必要があるのです。地球近傍では、推力ゼロとすると受ける力のほとんどは地球の重力ということになりますから、単純に言ってしまえば放物線・楕円・双曲線軌道のいずれかに沿ってのみ飛行可能ということですね。この条件の下では、短時間に高加速を達成し、速度エネルギ...続きを読む

Qロケットの打ち上げの際の不思議?

質問するカテゴリーが違うかも知れませんが、いつもテレビなどでロケットの打ち上げの映像を見てて不思議に思うことがあります。

例えば、飛行機は滑走路を走りながら徐々に速度と揚力を増して浮き上がっていきます。
では、ロケットは? 本体になんら支え(真っ直ぐ上昇するためのガイドとなるようなもの)もないし、しかもいきなり垂直にそして始めはゆっくりと、徐々に加速していきますよね。
モデルロケットや実物でも比較的小型の固体燃料のものは打ち上げ花火のように最初から勢いよく発射するので分かるのですが。
特に有人の大型の液体燃料のタイプほどゆっくりと上がっていくようです。これには理由があるのでしょうか?思いますのに、・乗っている飛行士にいきなり急激なGがかからない様に徐々に速度を上げる。・大型のものはその大きさゆえどうしてもゆっくりと上昇せざるを得ない。・液体燃料式は固体燃料式に比べノズルからの噴射量を自由に加減出来るためそういう打ち上げになる・・・等々なのですが。
よろしくお願いします。

Aベストアンサー

こんにちは。
ロケットの速度というのは「時間に比例」し、「燃料の重さに反比例」して速くなります。ですから、どのようなタイプのロケットでも最初はゆっくりと上がり始め、しだいにその速度を上げてゆきます。ロケットに限らず、飛行機でも自動車でも速度を上げるときはみな同じことで、このような物体の運動を「加速度運動」といいますよね。
ロケットが地球の重力を降り切って軌道に到達するためには、だいたい秒速8Km程度「速度」が必要になります。そして、最初は速度「0」から始まり、何秒でこの「秒速8Km」に到達するのかが「加速度」です。ですから、10秒で到達しても100秒掛かっても得られる「速度」は同じなのですが、時間が短いということは急加速しているということですので「加速度」が違うというわけですね。当然、1秒間に進む距離も大きくなりますので、ロケットが飛び上がって行く勢いも速くなります。「加速重力G」いうのは、これに対して後ろ向きに働く力を地球の重力を「1G」として換算したものですよね。
「加速運動」によって得られる「速度」は「時間に比例」して加算されます。ですから、例えば1秒間で秒速5mまで加速したのであるならば、2秒後には速度は秒速15mになり、3秒後ならば秒速30mになっています。このように、ロケットというのは時間に「比例」してその速度がどんどんと速くなってゆきます。そして、速度を上げるための「加速度」というのはロケットの重さに「反比例」します。

スペース・シャトルの本体であるオービダーの重さはおおよそ70tなのですが、そのお腹に抱えている燃料タンクは満タンで700tに及びます。70tのものを宇宙に持ち上げるには、その重さの10倍もの燃料が必要なんですね。
どうしてこんなにたくさんの燃料が必要なのかと言いますと、例えば計算を簡単にするために、70tを1Gで加速するのに70tの燃料を使うとするならば、2Gの加速度を得るためには140tの燃料が必要になります。これだけの燃料を積み込みますと、ロケットの打ち上げ時の重さは合計で3倍の210tということになりますよね。そして、その210tを2Gで加速するためには、更にそこへ420tという燃料を積み込まなければならなくなります。
このように、ロケットというのは燃料を持ち上げるために燃料を積み込むというたいへん効率の悪い機械なんです。「ツィオルコフスキーの公式」といいまして、この関係は自然対数で表されます。これがどういうことかと言いますならば、ロケットというのは打ち上げ時はたいへんたくさんの燃料を積んでいるのですが、ひとたび飛び上がりますと、それを消費することによってどんどん軽くなってゆくということです。ですから、多段式のロケットは燃料を使い果たした一段目、二段目が次々と切り離されてゆきますし、スペース・シャトルの場合でしたら700tの燃料が消費されることによって得られる加速度は自然対数的に大きくなり、空になった燃料タンクを手放した時点で初めて最高速度に到達するということになります。
このように、どのようなタイプのロケットでも、その速度というのは「加速時間に比例」し、「燃料の重さに反比例」して指数関数的に速くなるという性質のものです。そして、終いには秒速8000mという想像も付かないような速度に到達するんですね。
ですから、「大型のものはその大きさゆえどうしてもゆっくりと上昇せざるを得ない。」というのが正解ということになると思います。

このとき乗組員に掛かる加速重力が、スペース・シャトルの場合で3~4G、アポロ計画で用いられたサターン5型ではだいたい6~7Gだったということです。現在では何十Gもの人工重力を作り出すという実験装置が開発されていますが、恐らく、このアポロ計画のときの7Gというのが、当時人間がどのくらいの重力に耐えられるかに就いて得られた唯一の人体実験結果だったのではないかと思います。
1G以上の加速度が得られるならば、何時間掛かろうが何日掛かろうが、原理的にはやがて宇宙に辿り着きます。ですから、このようなシステムであるならば乗組員は別に3Gや4Gといった重力に耐える必要はありません。ですが、何十tもの物体を長時間に渡って宙に浮かべておくというのは化学燃料ではほぼ不可能ですし、何よりも燃料効率が悪くなります。このため、ロケットエンジンというのは最初から常にフルパワーで噴射するというのが最も理想的ということになります。
申し上げました通り、ロケットというのは燃料を使って燃料を打ち上げるというたいへん効率の悪いシステムです。ですから、ロケット博士と呼ばれたコンスタンチン・ツィオルコフスキーの公式に基づいて、その燃料効率を如何に向上させるかというのが、これまでのロケット開発の歴史そのものでした。そして現在の化学燃料エンジンでは、それがほぼ限界に近付いています。
従いまして、スペース・シャトルを最も効率良く軌道投入させるためには、必然的に3~4Gは発生してしまうわけです。これが人体に致命的ということであるならば話は別なのですが、NASAには世界に先駆けて7Gという、アポロ計画のときに得られた実験結果がありますので、乗組員のためにわざわざ効率を犠牲にする必要はないわけです。ですから、3Gというのはスペース・シャトルのミッションに対してプログラム上発生するものであり、有人の場合は加速重力を低くしてあるということは、恐らくないと思います。

ロケットが真直ぐに飛ぶのは、コンピューターがあるからだと言っても間違いはではないと思います。尤も、ナチス・ドイツのV2号ロケットのときにはコンピューターなんてものはありませんでしたから、現在の話ではあるのですが。
ロケットというのはどんなものでも長いですし、大概は後ろのエンジンが本体を前に押し出すという構造になっています。ですから、質問者さんがご心配なさいます通り、ガイドもなく、向きや角度が変わってしまうならば、それは間違いなくとんでもない方向に飛んで行ってしまいます。「誘導装置」といいますが、これを防ぐためには、どうしてもロケットの傾きに対してエンジンの噴射角度を修正してやる必要があります。初期のロケットでは専らノズルの下の遮蔽盤を稼動させて噴射の方向を変えてやるというものでしたが、現在では噴射ノズルの角度を操作するという方式が主流になっています。また、ノズルの角度だけでは軸回転を補整できませんので、周りに尾翼や小型の補助エンジンを取り付ける場合もあります。
「誘導装置」といいますのは、「センサー」「誘導計算機」「ジンバル装置(ノズル稼動装置)」の三部からなっています。センサーはロケットの姿勢を感知する「ジャイロセンサー」と、速度を監理する「加速度センサー」のふたつが最低でも必要になります。このセンサーに基づいてジンバル装置を稼動させてやるのが誘導計算機なのですが、更に複数のセンサーを用い、より迅速で精密な誘導を行うためには、当然のことながらコンピューターが使われます。
誘導システムには地上の計算機から電波で指令を送る「地上誘導」と、ロケット自体が誘導計算機を搭載する「慣性誘導」がありますが、現在ではコンピューターの小型化によって後者が飛躍的に進歩しました。このように、ロケットというのはコンピューターがなければまず真直ぐには飛びません。従いまして、ロケットとはどういうものかと尋ねましたら、それはロケット・エンジンとコンピューターを組み合わせた機械ですということでも一向に構わないと思います。

こんにちは。
ロケットの速度というのは「時間に比例」し、「燃料の重さに反比例」して速くなります。ですから、どのようなタイプのロケットでも最初はゆっくりと上がり始め、しだいにその速度を上げてゆきます。ロケットに限らず、飛行機でも自動車でも速度を上げるときはみな同じことで、このような物体の運動を「加速度運動」といいますよね。
ロケットが地球の重力を降り切って軌道に到達するためには、だいたい秒速8Km程度「速度」が必要になります。そして、最初は速度「0」から始まり、何秒でこの「...続きを読む

Q宇宙船の最高速度

最も速い宇宙船の航海速度はヘリオスの252,800 km/hだと聞きました。

宇宙はほとんど真空で抵抗はないと思うのですが、やはり相対論が示す影響が大きいのでしょうか。
宇宙船の加速を遮るものとしてほかに何かあれば教えてください。
あと、ロケットエンジン以外の夢のような推力装置があれば教えてください。

よろしくお願いします。

Aベストアンサー

>最も速い宇宙船の航海速度はヘリオスの252,800 km/hだと聞きました。

宇宙に行ってから推進機やスイングバイで加速することが行われますが,
そもそも打上ロケットでめちゃめちゃ加速する方法もあります.
その場合,打上ロケットにはブースターをいっぱいつけます.
いま冥王星に向けて飛んでいる「ニューホライズンズ」も力業で,
地上から16.2km/sの最速で打ち上げられ,9時間で月を通過,78日で火星を通過,13ヶ月で木星に到達,現在も飛行中です.

>ロケットエンジン以外の夢のような推力装置があれば教えてください。

今のところ人類は,次の2種類の推進装置しか知りません.
1.物体を放出又は受け止めて,その反作用で推力を得る.
2.場(地磁場など)との干渉を利用して推力を得る.

目下,夢の推進機関としては,「核融合推進」ですね.
これは「比推力」が何万秒と言うものです.
(通常のロケットは数100秒,
 イオンエンジンなどの「電気推進」では数1000~1万秒.)

また,一時期,「VASIMR(ヴァシミール)」と言う推進機関が話題となりました.
これは電磁力を利用した推進機関で,電気推進の一種ですが,大きな装置で木星有人探査など,
学会で幾つも発表があったと記憶しています.

因みに,「比推力」が高いことと「推力」が大きいこととは相反しますので,
上記の核融合推進でも,加速はとても微小なものです,が,時間を掛けて,
最終的に極めて高速に加速することが出来ます.

推進剤の噴射速度は,上記のgとIspとを掛けたものに大体等しいとお考え下さい.
Isp=300秒ならば,噴射速度は大体3km/sです.
実際には「ノズル」があり,この値から更に1.5~1.7倍くらいに加速しています.

一方,ではどこまで宇宙機は加速出来るのか?について,
上記1については,宇宙機ではどうしても,推進機自身と宇宙機自体の構造の質量はありますので,
頭打ちになります.因みにいくら増速可能かを求めるには,「ロケット方程式(又は「ツォルコフスキーの式」)を用います.

ΔV=g×Isp×ln(mi/mf)
g:重力加速度
Isp:比推力
mi:宇宙船の初期質量
mf:宇宙船の終端質量(miから推進剤の質量を引いたもの)

「太陽ヨット(ソーラーセイル)」や「磁気セイル」もあります.
こちらは,例えばソーラーセイルは太陽光の「輻射圧(放射圧)」により
推力を得ますが,遠方に行くほど太陽光密度は減りますので力は小さくなります,
しかし持続的に加速が行えるので,場合によってはかなり高速まで加速することが出来ます.

上記2には「テザー(EDT)」などがありますが,これは地球周回軌道の
軌道遷移に使うことを意図して研究されています.

他の方が書かれているもので,「反物質」や「光子ロケット」もまた,
夢の推進機関ですが,
更に言えば「反重力推進」や「ワープ」なども,まともにまじめに研究している方もいらっしゃいます.
(学会では名物講演として有名です.)

「レーザー推進」は,「ライトクラフト」と呼ばれるとても軽いものの飛翔には成功しています,
もし大出力レーザーを非常に高精度で宇宙機に追尾させることが出来れば,
これも持続的に加速を与えることが出来るので有望ですが,いかんせん大出力と追尾は,
非常に高度な技術を要します.小規模でしたら,日本でも幾つかの大学などで研究されています.

私の後輩も,反重力推進をやるんだ!と言って,アメリカに旅立って行ったのがいます.

上記「・・・」の語句は,検索されますと,より詳しい説明や,
いろいろな研究室などのウェブが見付かると思います.

>最も速い宇宙船の航海速度はヘリオスの252,800 km/hだと聞きました。

宇宙に行ってから推進機やスイングバイで加速することが行われますが,
そもそも打上ロケットでめちゃめちゃ加速する方法もあります.
その場合,打上ロケットにはブースターをいっぱいつけます.
いま冥王星に向けて飛んでいる「ニューホライズンズ」も力業で,
地上から16.2km/sの最速で打ち上げられ,9時間で月を通過,78日で火星を通過,13ヶ月で木星に到達,現在も飛行中です.

>ロケットエンジン以外の夢のような推力...続きを読む

Qロケットが発射した時ゆっくり上がって見えるのは何故?

ロケットが発射した時、とてもゆっくり空へ向かって行くように見えるのは何故ですか?
実は高速で上がっているのにゆっくり見えるのか、本当にゆっくり上がって行くのか?
どの位のスピードが出ているのでしょうか?
どなたか教えて下さい。

Aベストアンサー

ゆっくり見えるのか、実際にゆっくりなのか、回答が分かれていますね。
古い話で恐縮ですが、アポロ計画の頃、サターン5型ロケットの加速度は
6Gと聞いた覚えがあります。大変な加速度だと思います。
こんな加速度でも、静止状態から1秒後の高さは30mほどでしかありません。
それでも、速度は既に時速200kmにも達しているのです。
「ゆっくり見える」方に一票です。

Q真空の宇宙空間でロケットが加速できるわけ

初歩的な質問になるかもしれませんが、許してください。ゴダードというロケットの父が反対論者に言われたことのひとつに、「大気のあるところではロケットの噴射のいわば台の役割として空気がある。だから飛べる。しかし宇宙空間では空気がなく、台がない。だから加速できない」のような趣旨のことを言われたようです。

私も素朴に知りたいです。船の上でふーっと息を吹いたら作用・反作用の法則で逆方向に船が進む。でもそれは空気という台を息が押しているからでは?とすると真空でどうやって加速できるのでしょうか?

Aベストアンサー

まず第一に「反対論者が間違え」ています。そして、質問者さんも「同じ間違え」をしています。それは「ロケットの噴射が空気を押すから、ロケットが前に進める」という間違えです。

そうではありません。ロケットでは「ロケットエンジン自体がロケットの噴射を押しています」。あなたの言う「台」はロケットの噴射なのです。ペットボトルロケットでは「水(ただ、水は圧縮できないので圧力を保持するために空気を使いますが)」、その他水素と酸素の混合、ケロシン、酸化アルミニウムなどなど。こういうものを「ものすごいスピードで後方に噴射する」から、ロケットがその反作用で前に進めるのです。船の上で進めるのは「息という台を口で押している」から。大気を息で押しているからではないのです。

ロケットが噴射している以上、ほかが真空だろうが無かろうが関係ないのはそういう理由からです。

Qロケットがまっすぐ上に行くのはなぜ?

風船をふくらませてそのまま手を離すと空気が勢いよく出てその反動で飛んでいきます。コースはめちゃくちゃで、弓矢のようには飛んでいきません。その点、ロケットは、種子島などの打ち上げのニュースなどを見るとあまりふらつかないでゆっくり、まっすぐ発射されているように見えます。あれはなぜでしょうか。
風船に比べてとても大きくて重いので安定性があって特に何もしなくてもちゃんとまっすぐ飛んでいくのでしょうか。それとも実は細かく姿勢を直しているのだけどニュース映像ではそこまで見えないのでしょうか、それとも他に何かあるのでしょうか。知っている方いたら教えてください。

Aベストアンサー

こんばんは!

>『ロケットがまっすぐ上に行くのはなぜ?』
>その点、ロケットは、種子島などの打ち上げのニュースなどを見ると
>あまりふらつかないでゆっくり、まっすぐ発射されているように見えます。
>あれはなぜでしょうか。

宇宙に行く場合、つまり地球の引力から離れるためには
「最低速度で地球からの離脱速度が、秒速約12キロメートル」

人工衛星のように地球を周回させる打ち上げ速度は、
「最低速度で地球からの離脱速度が、秒速約8キロメートル」と言う、
驚くほどの高速度が必用と計算上分かっています。
中学もしくは高校の物理の時間に学習しませんでしたか?

それでも機体重量が大きいので発射直後は、
一定の速度に達するまで加速が緩やかなのです。
つまり機体が一定の加速度に達するまでゆっくり上昇しているので、その様に見えるのです。

>それとも実は細かく姿勢を直しているのだけど
>ニュース映像ではそこまで見えないのでしょうか、
>それとも他に何かあるのでしょうか。知っている方いたら教えてください。

ロケットは微妙な姿勢制御技術の完成があってこそ完成したのです。
姿勢制御原理の初歩的な理解を得られるよう簡単な説明を試みます。

ロケットは、実に簡単な原理を応用して姿勢を制御しています。
ただし、制御機器としては実に精密な構造で、
その性能は製造国の最高の科学技術を網羅した製品と言っても過言ではありません。

『地球ゴマ』て、ご存知ですか?
以前私も所有していたので探したのですが出てきません。
出てきたら画像を添付しようと考えていたのですが、
下記アドレスで形状とその原理を確認してください。
http://ja.wikipedia.org/wiki/%E5%9C%B0%E7%90%83%E3%82%B4%E3%83%9E

本来の話題に戻ります。
『ジャイロ効果』と言って、
「独楽が回転しているときは、外部から力が加わらない限り、一定の方向を向く」
この物理法則を利用しているのです。

ロケット搭載した器機(ジャイロスコープ)のスイッチをオンにして、
発進すると機体内部で発進時の固定された方向を常に自動的に一定に示し続けます。

ところが、機体が傾くとその差をジャイロスコープが検出します。
その機体の傾きを自動的にコンピューターが計算し、
ロケットの噴射口の吹き出す方向の角度を微妙に変えて、
随時傾きを修正しながら定められた飛行計画の進行方向に向け、
飛び続けるから直進飛行ができるのです。

ご理解いただけたでしょうか。
この回答が、ご質問者様の問題解消につながり、
尚且つ知識の一端に納められ、後日必要な時にご質問者さまのお役に立てば幸いです。

最後に『お願い』です。
貴重な時間を割いて回答をしています。
この回答でご質問に対する問題が解消できましたら、
速やかにここのルールに従って、
「回答への補足」「回答へのお礼」などと共にポイントを付けて、
次回の質問でも多くの回答をいただけるように、
回答いただいた方々にも感謝を配慮して対処してください。
できれば読後のご意見など感想をいただけるとありがたいですね。

冗長な回答になりました。
誤字脱字などある場合は、機知にてご判断いただきご笑納ください。

なお、回答後の「お礼」「補足」での再質問には、お答えいたしておりません。
その場合は、再度の新規質問でおねがいします。

こんばんは!

>『ロケットがまっすぐ上に行くのはなぜ?』
>その点、ロケットは、種子島などの打ち上げのニュースなどを見ると
>あまりふらつかないでゆっくり、まっすぐ発射されているように見えます。
>あれはなぜでしょうか。

宇宙に行く場合、つまり地球の引力から離れるためには
「最低速度で地球からの離脱速度が、秒速約12キロメートル」

人工衛星のように地球を周回させる打ち上げ速度は、
「最低速度で地球からの離脱速度が、秒速約8キロメートル」と言う、
驚くほどの高速度が必用と...続きを読む

Qロケットの初速について質問致します

今日は、ロケットの推進速度について質問致します、宜しくお願い致します。

ロケットが地球から重力に対抗し成層圏を脱出するためには、
どの程度の初速が必要なのでしょうか。

地球の重力 = 9.8 ( m / sec^2 )
∴ 9.8 / 1,000 * 3,600 = 35 ( km / h )
と考えるのでしょうか。

宜しくお願い致します。

Aベストアンサー

>「重力に勝って」とは、空気の比重より軽くするという意味ですか
理解の仕方が窮屈ですね。
空気の比重より小さいための浮力が重力より大きくなって、です。
浮力は重力に逆らう方向の力です、必ずしも浮力を使う必要ありません、そうですロケットエンジンでもよいのです。

Qジェットエンジンの推力とはどんなこと?

B747-400のエンジン推力は25930kg×4と表記されていますが最大離陸重量が394トンの機体を押す、飛ばすには290トン足りないと考えるのはなんか変ですね。推力の単位には /cm2とかが省略されているのでしょうか。それとも別の考え方があるのでしょうか。教えてください。

Aベストアンサー

 推力は“力”ですから、本来は質量の単位kgではなく、力の単位kgwとか、kgfと表示するところなのでしょうが、それをkgと表記しているだけではないでしょうか。

 もちろん、単位の次元としてはキログラム・メートル・毎秒・毎秒(ニュートン)ですが、kgで表したほうが直感的にわかりやすいと判断されたのかもしれません。

 また、推力は、前に進むための力であって、上に持ち上げる力(揚力)ではありません。前に進むことによって翼の近辺に空気の流れができ、揚力が発生します。ですから、一定以上の速さを保つことさえできれば、飛んでいることはできます。極端な例はグライダーで、推力がゼロでもちゃんと飛んでいますよね。

Q大型船ってどうして浮くの?

小学生以下の質問ですが、ボートが浮くのはわかるんです。水より軽いから。鉄の塊だったら沈みますよね。鉄で船の模型を造っても沈みますよね。じゃあ、どうして何万トンもある大型船は沈まないのですか。そういう装置みたいなものがついてるんですか?結構ずっと前から気になっていたのですが、恥ずかしくて聞けませんでした。(カテゴリがあってるかどうかも微妙)どうか教えて下さい。

Aベストアンサー

>鉄で船の模型を造っても沈みますよね。

 そんなことありませんよ。本物の船と同じように、中が空洞であれば浮きます。大きさに関係はありません。
 要は密度の問題です。

 たとえば、直径10cmの鉄球があったとします。中身がすべて鉄であれば、同じ直径10cmの水の球体より重くなります。この場合、鉄球は水より重いので沈みます。
 しかし、同じ直径10cmの球体であっても、中身が空洞になっていれば…重さが違いますよね? そして、それが同じ直径10cmの水の球体より軽くなれば…外側が鉄であっても浮きます。

 同じ体積(大きさ)で水より軽いものは浮くし、同じ体積で水より重いものは沈みます。
 鉄で船の模型を作っても、その模型と同じ体積の水の固まりよりも重ければ沈みます。一方、(中身を空洞にするとかして)同じ体積の水の固まりより軽ければ浮きます。

 大型船の場合も、中身が空洞(実際には空気や積載物がある)になっていて、同じ体積(大きさ)の水の固まりよりはずっと軽いのです。だから浮きます。
 なぜ重い大型船が浮くの?ということだと思いますが、(同じ大きさの)水よりはずっと軽いのです。

 実験です。お風呂に入ったときに、洗面器をお風呂に浮かべてください。洗面器の中がからっぽなら、洗面器は浮きますよね。洗面器の中が空気で満たされている場合、同じ体積の水よりずっと軽いからです。ところが洗面器の中に水を入れるとどんどん水面と同じ高さになると思います。洗面器が水で満たされれば、同じ体積の水とほぼ同じ重さになるからです。そして、水より重いものを中に入れると…同じ体積の水より洗面器の方が重くなるので…沈みます。
 大型船も、同じ体積の水より重い荷物を積めば、みずより重くなるので沈没します。

 なお、水より軽いものを水に入れたとき、それが水圧によって浮かび上がろうとする力を浮力と呼びます。

>鉄で船の模型を造っても沈みますよね。

 そんなことありませんよ。本物の船と同じように、中が空洞であれば浮きます。大きさに関係はありません。
 要は密度の問題です。

 たとえば、直径10cmの鉄球があったとします。中身がすべて鉄であれば、同じ直径10cmの水の球体より重くなります。この場合、鉄球は水より重いので沈みます。
 しかし、同じ直径10cmの球体であっても、中身が空洞になっていれば…重さが違いますよね? そして、それが同じ直径10cmの水の球体より軽くなれば…外側が鉄であっても浮...続きを読む

Q地球の自転、公転の速度

地球の自転、公転の速度を教えてください。
それと光の速さについても教えてください。
お願いします。

Aベストアンサー

 光速を算出するのは少し物理学的な手法が必要ですが、自転公転の速度は(概算でよければ)小学生でも計算できます。

【自転】
 地球一周を赤道上で計るとおよそ4万kmくらいなので、これを24時間で割り算して
 4万(km)÷24(時間)=1666(km/h)
 ちょっと実感がわかない数字なので秒速に直してみると、およそ500m/sくらい(?

【公転】
 これを求めるためには地球が描く軌道の距離が必要です。地球は楕円を描いて太陽を回っていますが、ほぼ円に近いとして。公転距離=2πr×天文単位。
 天文単位は地球では1で、1天文単位=149576960kmと求められているので、公転距離はおよそ939819740kmです。これを365日で割って・・・260万km/day。
 全く実感がわかない数字になったので時速と秒速に直しておきます。時速=10万km/h 秒速=30km/s

 参考URLが時速だけは計算してくれています。今PCの電卓を起動してカタカタやってたんですけど、思ったより無茶苦茶に早いですね。

【光速】
 Maxwell(1831~1879)という物理学者が、理論的に光の速度を導き出したことは有名な史実です。光は、携帯電話やラジオに使われる電磁波(電波)の仲間で、これら電磁波は波長が違っても速度は全て同じ、およそ秒速30万km/sです。電話してても僕らの声が相手に遅れずに届くのも電磁波の速さのお陰?
 上に地球一周の長さ(4万km)を出しましたが、これによると光は1秒で地球を7周半する計算になります。公転自転もべらぼーに早かったですが、さすがに光にはかないません。

 全く話が横道にそれるようですが、かのアインシュタインの相対性理論は「光より速いものは存在しない」ことを前提にした理論であること、また現代の多くの物理学者もアインシュタイン同様「光より速いものは存在しない」と考えていることを付け加えておきます。

 何年生かは存じ上げませんが、そんな些細な疑問がすぐに直結するほど科学(理科)が身近に存在することを知ってもらえたら嬉しく思います。

参考URL:http://www.expocenter.or.jp/shiori/ugoki/ugoki3/ugoki3.html

 光速を算出するのは少し物理学的な手法が必要ですが、自転公転の速度は(概算でよければ)小学生でも計算できます。

【自転】
 地球一周を赤道上で計るとおよそ4万kmくらいなので、これを24時間で割り算して
 4万(km)÷24(時間)=1666(km/h)
 ちょっと実感がわかない数字なので秒速に直してみると、およそ500m/sくらい(?

【公転】
 これを求めるためには地球が描く軌道の距離が必要です。地球は楕円を描いて太陽を回っていますが、ほぼ円に近いとして。公転距離=2πr×天文単位。
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