Sir Isaac Newtoni kolm liikumisseadust, mis moodustavad suure osa klassikalisest füüsikast, muutsid teaduse revolutsioonis, kui ta need 1686. aastal avaldas. Esimene seadus ütleb, et iga objekt jääb puhkama või liikuma, kui sellele ei mõju mingi jõud. Teine seadus näitab, miks jõud on keha massi ja selle kiirenduse korrutis. Kolmas seadus, mis on tuttav kõigile, kes on kunagi kokkupõrkes olnud, selgitab, miks raketid töötavad.
Newtoni kolmas seadus
Tänapäevases keeles öeldes ütleb Newtoni kolmas seadus, et igal tegevusel on võrdne ja vastupidine reaktsioon. Näiteks paadist välja astudes sunnib jalga põrandale mõjuv jõud liikuma edasi, samal ajal avaldades paadile võrdses suunas vastupidist jõudu. Kuna hõõrdejõud paadi ja vee vahel pole nii suur kui teie kinga ja põranda vahel, kiireneb paat dokist eemale. Kui unustate selle reaktsiooni oma liikumises ja ajastuses arvestada, võite sattuda vette.
Raketi tõukejõud
Raketti tõukava jõu annab raketi kütuse põlemine. Kui kütus ühendub hapnikuga, tekitab see gaase, mis suunatakse kere tagaküljel asuvate väljalaskedüüside kaudu ja iga tekkiv molekul kiireneb raketist eemale. Newtoni kolmas seadus nõuab, et selle kiirendusega kaasneks raketi vastav kiirendus vastassuunas. Kõigi oksüdeeritud kütuse molekulide kombineeritud kiirendus raketi düüsidest välja tulles loob tõukejõu, mis raketti kiirendab ja edasi ajab.
Newtoni teise seaduse rakendamine
Kui sabast tuleks välja ainult üks heitgaasimolekul, ei liiguks rakett liikuma, sest molekuli rakendatavast jõust ei piisa raketi inertsist ülesaamiseks. Raketi liikuma panemiseks peab olema palju molekule ja neil peab olema piisav kiirendus, mille määravad põlemiskiirus ja tõukurite konstruktsioon. Raketiteadlased kasutavad Newtoni teist seadust, et arvutada raketi kiirendamiseks ja saatmiseks vajalik tõukejõud see oma kavandatud trajektooril, mis võib kaasneda või mitte tähendada põgenemist Maa gravitatsioonist ja kosmosesse minekut.
Kuidas mõelda nagu raketiteadlane
Raketiteadlasena mõtlemine hõlmab mõtlemist, kuidas ületada raketi liikumist takistavad jõud - peamiselt raskusjõud ja aerodünaamiline takistus - kõige tõhusama kütuse kasutamisega. Asjakohaste tegurite hulgas on raketi kaal - ka selle kasulik koormus -, mis raketi kütust kasutades väheneb. Arvutuste keerukaks muutmisel tõuseb raketi kiirenedes tõmbejõud, samal ajal kui atmosfääri hõrenemisel see väheneb. Raketi liikumapaneva jõu arvutamiseks peate arvestama muu hulgas kütuse põlemisomadustega ja iga düüsi ava suurusega.