締切済み ◆解答と解説をお願いします◆ 2011/08/19 20:35 重量5トンの宇宙船が秒速11km/sの速度で大気圏に突入し、空気の摩擦によって秒速1km/sまで減速した。このとき大気圏の空気と宇宙船との間での摩擦によって生ずるエネルギーはどれだけか。 みんなの回答 (2) 専門家の回答 みんなの回答 spring135 ベストアンサー率44% (1487/3332) 2011/08/20 08:22 回答No.2 摩擦エネルギーの源が減速であると仮定すると ΔE=m(Vo^2-V^2)/2 =5000*(11000^2-1000^2)/2 =3*10^11(ジュール) 通報する ありがとう 0 広告を見て他の回答を表示する(1) gohtraw ベストアンサー率54% (1630/2965) 2011/08/19 21:16 回答No.1 運動エネルギーの減少分を求めればいいのかな?重力に起因する位置エネルギーに関する情報がないので考えなくてもいいということかな? 通報する ありがとう 0 カテゴリ 学問・教育自然科学物理学 関連するQ&A 宇宙にから帰還する時。宇宙船やシャトルが大気圏に突入しますが、空気の摩 宇宙にから帰還する時。宇宙船やシャトルが大気圏に突入しますが、空気の摩擦で船体が大変な温度になりミッション中最大の危険だとも聞きます。幾つかの事故もあったようです。信じられない程の速度で計算された角度で大気圏と言う空気の壁にぶつかるのですから、その過酷さは理解出来ます。ではなぜ…たとえば時速数百キロとか、つまり燃え尽きたりしない程の速度ではダメなんですか? 大気の壁に跳ね返される…その感覚は理解できますが、なら、ゆっくり入って行けばいいのに、と思います。それとも宇宙空間では減速する事が困難なのでしょうか? スペースシャトルが何故燃え尽きなければならなかったのか。そ~と大気圏に入れそうなのに…よくわかりません。その辺りを教えて下さい。 大気圏突入時のパラシュートについて お世話になります。初めて質問します。 宇宙船が地球に帰還する時、摩擦熱により、 赤くなり、地表に近くなったら減速の為に パラシュートを開くのが、一般的と思います。 質問ですが、大気圏突入の当初より、 パラシュートを開いて、ゆっくりと、降りては こられないのでしょうか? 摩擦熱が発生するぐらいですから、パラシュート への抵抗も発生し、減速できると思うのですが。 物理学。国際宇宙ステーションから船外作業服を着て弓 物理学。国際宇宙ステーションから船外作業服を着て弓と矢を持って矢を放つと秒速何mで飛んで行きますか? この矢は減速することも加速することもなく飛び続けて、どこかの星の重力に引き寄せられて大気圏突入して燃え尽きるまでどこにも星に当たらない限りは飛んでいくのでしょうか? 大気圏の突入について 宇宙船が大気圏に突入する時に大気との摩擦により高温になり、たまに事故がありますが、逆に、何故打ち上げの時には高温にならないんでしょうか?ひょっとして速度の違いでしょうか?詳しい方教えて下さい。よろしくお願いします。 大気圏突入 天文学の質問なのかよく分かりませんがよろしくお願いします。 宇宙船が大気圏で燃え尽きてしまうといった話がたまに漫画などで出てきます。 この大気圏突入について、友人とたびたび激しい論争をするのですが、お互いに説得力が無く決着がつきません。 ぜひ力を貸してください。 どちらが正しいのでしょうか? 私の考え 1、大気圏で燃えるのは空気の摩擦が原因 2、だから、空気の流れにあわせてゆっくりと降りてくれば燃え尽きることはない。(もちろんゆっくり降りるためには大量の燃料が必要) (「空気の流れ」というのは地球の自転に影響を受けている空気の流れと考えています) 友人の考え 1、大気圏で燃えるのは空気の摩擦が原因(ここは同じ) 2、大気圏突入はそんなに甘いものではないので、大気圏に入る前にはじかれてしまう。 (ゆっくり大気圏に入る事は無理) 二人ともこういったことに詳しいわけではないので、想像の域を出ることができません。 よろしくお願いします。 praneという名前はスペルの間違いなので気にしないで下さい。(恥) 物理の問題です。解答はあるのですが、解説がないので 物理の問題です。解答はあるのですが、解説がないので、詳しい解説をお願いしたいのです。 ●地上から鉛直上向きに、質量mの物体が速さvで飛び出した。地球の質量をM、半径をRとして、以下の問いに答えよ。 (1) 物体は地球の中心から3Rの位置Pで速度が0になった。地上における物体の速さvはいくらか? (2) 位置Pに達した物体に、初速度を地球の半径方向と垂直に与えたところ、物体は地球の中心から半径3Rの円運動をした。このときの物体の運動エネルギーはいくらか?。また、力学的全エネルギーはいくらか? (3) 物体に更に速度を与えて月に向かわせた。月の表面付近で減速させて周回軌道に乗せたい。月面での重力加速度がg/6、半径半径がR/3.7のとき、周回速度はいくらか? 地球からの脱出速度√2gR=11.2km/sを用いてもよい。 お願いします 宇宙船が大気圏に突入して、摩擦熱が起こるのは、地上何キロメートルくらいからでしょうか 宇宙船が大気圏に突入して、摩擦熱が起こるのは、地上何キロメートルくらいからでしょうか。 また大気圏は地上何キロから大気圏なのでしょうか? お教えいただきたくお願いいたします。 スペースシャトルは燃えない? 隕石などは大気との摩擦によって燃えてしまいますよね。確かロシアのミールも大気圏に突入させて燃え尽きさせたのでしたよね。 ではなぜスペースシャトルは宇宙に飛んでいって、燃え尽きないで地球に帰ってこれるのでしょうか? 小惑星探査機・はやぶさの最高速度 小惑星探査機・はやぶさの最高速度は秒速何キロメートルだったのでしょうか? ボイジャーが秒速40キロメートルであった事はわかったのですが、 はやぶさはどれくらいでしょうか? 大気圏突入の時の速度はわかっているので結構です。 解答がないので解いていただけませんか? 解答がないので解いていただけませんか? 傾斜角θ で動摩擦係数がμ ′ の粗い斜面上に質量m の物体を静かにおいたところ、 物体は摩擦力とともに速度v に比例する空気の抵抗力- mγv も受けながら滑りはじめた。 重力加速度の大きさをg とする。また、斜面は十分な長さをもつものとする。 (1)時間t を経過した時 (2)十分時間がたった時 それぞれの速度を求めよ。 ゼロ・グラビティにおける天宮の再突入 アルフォンソ・キュアロン監督のSF映画「ゼロ・グラビティ」(Gravity)において、中国の宇宙ステーション「天宮」が軌道を外れて大気圏に再突入したのは何故なのでしょうか? 「天宮」は遠地点高度約357km、近地点高度約346kmの軌道を回っていますから、これが空気抵抗が大きくなる高度80km以下にまで高度が下がるためには、最低限でも時速約281kmも軌道速度を減速させねばなりません。 この減速がもしスペースデブリの衝突によるものだとすれば、衝突が起きた一瞬で時速281kmも速度が変化したという事になりますから、言わば新幹線並みの速度で地面に激突した様なものであり、ステーションがバラバラになってもおかしくはない衝撃になります。 しかし作中の「天宮」は大気圏突入し始めた段階ではまだ原形を保ったままでしたし、それどころか主人公はその内部で宇宙服のヘルメットを脱いで活動していましたから、外壁には穴の1つすら開いていなかったという事になります。 つまり「天宮」が軌道を外れた原因はデブリの衝突によるものではないという事になりますが、それでは何が原因で「天宮」は軌道を外れて大気圏に再突入したのでしょうか? 尚、作品の制作上の都合などといった類いの事柄だけでは「原因」とはなり得ませんので、その様な御回答は御遠慮願います。 大気圏再突入速度の制御? スペースシャトルの大気圏再突入速度はマッハ20前後とのことです。この速度では、成層圏の希薄な大気であっても断熱圧縮に近い状態が起き、ディーゼルエンジンのシリンダー内の空気のように温度が急上昇します。スペースシャトルでは、この温度上昇から金属製の機体を守るために断熱セラミックタイルを下面全体に張り付けていますが、このタイルの質量が打ち上げ時総重量の増加に貢献してしまい、打ち上げの所要推力を増大させます。 そこで、疑問なのですが、再突入時の速度をマッハ20からマッハ2ぐらいまでに減速制御できないものでしょうか。ICBMは最短時間で敵地着弾することが目標ですが、スペースシャトルの場合は充分な時間を費やして再突入することが許されます。そこで、再突入の前段階で後ろ向きに姿勢制御し、メインエンジンの噴射で対気速度を減速できる様に思います。再突入速度の制御ができれば、コンコルドなどの民生用旅客機と同様に金属製の機体が可能になり、打ち上げ総重量の軽減のみでなく、ランディングギアの許容応力を落としたり、制動のキャパシティも下げられるなど、各方面での質量軽減ができると思います。 このような素人考えのソリューションは当然検討したうえで、マッハ20の再突入速度を選択した結果が現実のスペースシャトルであることは想像に難くありません。 では、設計時にマッハ20の再突入速度を選択したのはなぜか? 再突入速度の制御はなにか特別な困難が付きまとうものか、ということです。どなたか再突入速度の制御にお詳しい方からご回答いただければ嬉しいです。 大気圏突入と角度について 大気圏突入と角度について こちらに近い質問です。 http://okwave.jp/qa/q1570706.html よく宇宙開発の文書やSFで、飛行物体が地球の大気圏に突入するシーンで「角度が急すぎると燃え尽きる」「角度が浅すぎると大気圏にはじかれる」という表現を見ます。 急すぎる場合は自明ですが、 角度が浅すぎて大気圏にはじかれる場合、 地球に戻ってこられなくなるという表現を見たこともあります。 しかし実際には、大気圏に接触することで物体は減速し、 いずれは角度が十分深くなって大気圏に入ることになると思います。 これに伴うデメリットは何でしょう? ・減速しすぎて最適な突入角度を選べず、やっぱり燃え尽きてしまうかもしれない ・突入のタイミングがずれて、着地点もずれる 他に何かあるでしょうか? 燃え尽きることに比べると、あまり深刻ではないと思ったもので…… 大気圏再突入時の摩擦熱 スペースシャトルなどが衛星軌道から帰還する際、大気圏再突入の摩擦熱で機体の周囲は最高で1500度にもなることは存じています。 それがコロンビア号の事故にもつながったわけですよね。 疑問なのは、なぜそんな高い摩擦熱が発生するような高速度で再突入を行なわなければならないかについてです。 もちろんシャトルはエンジンを噴射せず、滑空状態で着陸地点に近づくので、長い翼がない三角翼のシャトルでは揚力が得られないから、気体の安定のために高速で着陸してくることは理解できます。しかし地上よりはずいぶん希薄な大気圏への再突入時には揚力はあまり関係ない話ですよね? それなら、減速してある程度低速でゆるやかに再突入することはできないものなのでしょうか? どなたか、わたしのようなおばかにもわかるような解説をしてくださいませんか? 大気圏 ガンダムを見ていて疑問に思ったのですが、スペースシャトル(またはガンダム)が大気圏に突入する時に凄い大気とのの摩擦を受けますよね。でも地表付近まで来た時はそんなことはないですよね。突入する付近の空気は薄いのにどうして摩擦を受けたりするんですか?温度が極端に高いからですか?(分子の数は少ないが分子運動が非常に活発なためシャトルと分子の当たる確率が高い。つまり摩擦しやすい)?下手な文章でわかりにくいと思いますがお願いします。 大気圏突入のスピード ロケットが宇宙から地球に帰る際に、突入角度が浅いと大気圏にはじき返されるとか・・・・、大気圏突入後、ロケットが赤熱するほどのスピードがでるとか・・・・。こういう話を聞きますが、もっと、ゆっくりと宇宙から地球に突入することはできないのでしょうか。飛行機やグライダーのように舞うように飛びながら帰還することはできないのでしょうか。 スペースシャトルの消耗もかなり少なくなるような気もするのですが。 降りるまで時間がかかるから・・・? 飛び回るほどの燃料がないから・・・・? 空気が薄いから飛べない・・・・? 天文学の問題です。わかる方よろしくお願いします。 天文学の問題がいくつかあります。どなたかわかる方よろしくお願いします。 ( )の中から答えを選択せよ。 (1)重力波がやってくると空間が歪む。ひずみの大き さは重力源との距離に依存する。米国のLIGOの検出装置は地球から太陽間の距離において(電子、核子、原子、ウイルス、細菌、ほこり、砂粒、人間)の大きさの歪みを検出する能力をもつ。 (2)内惑星を探査する惑星探査機は太陽を回る速度を(減速する必要性がある。加速する必要性がある。変えなくてもよい。)外惑星と小天体を探査する宇宙探査機は太陽を回る速度を(減速する必要性がある。加速する必要性がある。変えなくてもよい。) (3)地球は太陽の周りを秒速30kmで動いている。地球の重力から脱出する初速度は秒速11.2kmである。よって太陽系内の彗星や小惑星が地球に衝突する最大速度は秒速(90、70、50、30、10)kmであり、最小速度は秒速(90、70、50、30、10)kmである。 (4)夜光雲は産業革命以後に観測されるようになった。出現頻度は最近増加している。化石エネルギーの使用量に関係しているようだ。(上層大気の温度が二酸化炭素の放射で低下した、上層大気の水蒸気が増加した、雲をつくるエアロゾルが増加した、地表の雲が上層まで移動した)ためと考えられている。 (5)宇宙から見た流星写真に、地球を包み込むように高層大気が発光しているのがわかる。これはオーロラとは異なる現象で、上層大気中の活性原子分子の化学反応による発光現象である。緑の光はオーロラの発光と同じく(H、He、C、O、Fe、Na、Au、U、N)原子によるものである。 (6)月の静かな海から地球をながめるとき、地球は(いつでも見える、日食のときは見えない、月食のときは見えない、一ヶ月の半分は見えない)。 長文すいません。わかるものだけでも大丈夫なのでよろしくお願いします。 もし光の速度が秒速60万キロメートルだったら? もし仮に、光の伝わる速さが倍の別世界があったとしたら、それはつまり、光はエネルギーなので、エネルギーの伝わる速度も倍になるということなのでしょうか? 例えば、空気中を音が伝わる速さも、倍の秒速約660メートルになるのでしょうか? とすると、その別世界を、私達の世界から見ると、一日が12時間になっているのでしょうか? ※私達の世界(光の速度秒速30万キロメートル)から、エネルギーが倍の速度で伝わる別世界(光の速度秒速60万キロメートル)を見たら(比較したら)という質問です。 人工衛星の動き ある500kgの人工衛星は、地表から高度500kmのところで円軌道を描いています。空気摩擦のため、結局、人工衛星は地表に落ちてきます。その時、人工衛星は2.00km/sのスピードで地面にぶつかります。空気抵抗によってどのくらいのエネルギーは内部エネルギーにかえられましたか? この問題では、(最初のエネルギー)-(終わりのエネルギー)=(内部エネルギー)になるんですか? この場合、それぞれのエネルギーはどうやって求めるんですか? 大気圏突入のとき 隕石や宇宙船がものすごく早い速度で大気圏と衝突すれば摩擦で熱くなると言いますが、自転車で下り坂を下っても少しも暖かくないし自転車もまったく温まらないのは何故ですか? スピードが足りないのなら具体的にどれくらいの速度を出せば暖かく感じるのでしょうか。