Πώς εφαρμόζεται ο νόμος Newton σε ρουκέτες;
Τρίτος νόμος του Νεύτωνα:Για κάθε δράση, υπάρχει μια ίση και αντίθετη αντίδραση.
* Rockets εκδιώκουν καυτά αέρια: Αυτή είναι η "δράση". Ο κινητήρας πυραύλων καίει καύσιμα, δημιουργώντας ζεστά, επεκτατικά αέρια. Αυτά τα αέρια εκδιώκονται από το πίσω μέρος του πυραύλου με υψηλή ταχύτητα.
* Ο πυραύλος προωθείται προς τα εμπρός: Αυτή είναι η "αντίδραση". Καθώς τα αέρια ωθούνται προς τα πίσω, ο πυραύλος βιώνει μια ίση και αντίθετη δύναμη που την πιέζει προς τα εμπρός. Αυτή η δύναμη είναι αυτό που ωθεί τον πυραύλο στον αέρα.
Ο δεύτερος νόμος του Νεύτωνα:Η δύναμη ισούται με την επιτάχυνση των μαζικών χρόνων (F =MA)
* ώθηση: Η δύναμη που πιέζει τον πυραύλο προς τα εμπρός ονομάζεται ώθηση. Σχετίζεται άμεσα με τη μάζα των εκδιωχμένων αερίων και την ταχύτητα με την οποία εκδιώχθηκαν.
* Η μάζα αλλάζει με την πάροδο του χρόνου: Καθώς ο πυραύλος καίει καύσιμα, η μάζα του μειώνεται. Αυτό σημαίνει ότι η επιτάχυνση αυξάνεται, ακόμη και αν η ώθηση παραμένει σταθερή.
* Επιτάχυνση: Αυτός είναι ο ρυθμός με τον οποίο αλλάζει η ταχύτητα του πυραύλου. Μια υψηλότερη επιτάχυνση σημαίνει ότι ο πυραύλος κερδίζει ταχύτητα ταχύτερα.
Ο πρώτος νόμος του Νεύτωνα:Ένα αντικείμενο σε ηρεμία παραμένει σε κατάσταση ηρεμίας και ένα αντικείμενο σε κίνηση παραμένει σε κίνηση με την ίδια ταχύτητα και προς την ίδια κατεύθυνση, εκτός εάν ενεργεί από μια μη ισορροπημένη δύναμη.
* αδράνεια: Οι ρουκέτες χρειάζονται μια ισχυρή δύναμη (ώθηση) για να ξεπεράσουν την αδράνεια τους και να αρχίσουν να κινούνται. Μόλις κινούνται, συνεχίζουν να κινούνται σε ευθεία γραμμή μέχρι να ενεργήσουν από μια εξωτερική δύναμη, όπως η βαρύτητα ή η αντίσταση στον αέρα.
Πώς λειτουργούν όλα μαζί:
1. ανάφλεξη: Ο κινητήρας πυραύλων αναφλέγεται, καίγεται καύσιμα και δημιουργώντας ζεστά, επεκτατικά αέρια.
2. ώθηση: Αυτά τα αέρια εκδιώκονται από το ακροφύσιο, παράγοντας μια δύναμη (ώθηση) που ωθεί τον πυραύλο προς τα εμπρός.
3. Επιτάχυνση: Ο πυραύλος επιταχύνεται λόγω της δύναμης ώθησης, ξεπερνώντας την αντοχή στη βαρύτητα και τον αέρα.
4. Μείωση μάζας: Καθώς καίγεται, η μάζα του πυραύλου μειώνεται, αυξάνοντας την επιτάχυνση του.
5. Ο πυραύλος συνεχίζει να επιταχύνεται μέχρι να φτάσει στην ταχύτητα διαφυγής, επιτρέποντάς του να απομακρυνθεί από τη βαρύτητα της Γης και να εισέλθει σε τροχιά.
Συνοπτικά, οι νόμοι του Νεύτωνα εξηγούν πώς λειτουργούν οι ρουκέτες:
* Εξηγώντας τη δύναμη της ώθησης: Η δράση της εκτόξευσης των καυτών αερίων δημιουργεί μια ίση και αντίθετη αντίδραση, προωθώντας τον πυραύλο προς τα εμπρός.
* Σχετική δύναμη με επιτάχυνση: Η ποσότητα ώθησης καθορίζει τον ρυθμό επιτάχυνσης.
* Λογιστική για την αλλαγή της μάζας: Καθώς ο πυραύλος καίει καύσιμα, η επιτάχυνση του αυξάνεται.
Οι νόμοι της κίνησης του Νεύτωνα είναι απαραίτητοι για την κατανόηση των θεμελιωδών αρχών πίσω από την πρόωση πυραύλων και το διαστημικό ταξίδι.
