न्यूटन के तीसरे नियम का उपयोग यह समझाने के लिए कि एक रॉकेट कैसे तेज होता है

सर आइजैक न्यूटन के गति के तीन नियम, जो कि शास्त्रीय भौतिकी के आधार के रूप में बहुत अधिक हैं, ने विज्ञान में क्रांति ला दी जब उन्होंने उन्हें 1686 में प्रकाशित किया। पहला नियम कहता है कि प्रत्येक वस्तु तब तक स्थिर या गति में रहती है जब तक कि उस पर कोई बल कार्य न करे। दूसरा नियम बताता है कि बल किसी पिंड के द्रव्यमान और उसके त्वरण का गुणनफल क्यों है। तीसरा नियम, जो किसी से भी परिचित है, जो कभी भी टक्कर में रहा हो, बताता है कि रॉकेट क्यों काम करते हैं।

आधुनिक भाषा में कहा गया है, न्यूटन का तीसरा नियम कहता है कि प्रत्येक क्रिया की समान और विपरीत प्रतिक्रिया होती है। उदाहरण के लिए, जब आप नाव से बाहर निकल रहे होते हैं, तो आपका पैर फर्श पर जो बल लगाता है, वह आपको आगे की ओर धकेलता है, जबकि साथ ही विपरीत दिशा में नाव पर समान बल लगाता है। क्योंकि नाव और पानी के बीच घर्षण बल उतना अधिक नहीं है जितना कि आपके जूते और फर्श के बीच, नाव गोदी से दूर हो जाती है। यदि आप अपने आंदोलनों और समय में इस प्रतिक्रिया का हिसाब देना भूल जाते हैं, तो आप पानी में समाप्त हो सकते हैं।

रॉकेट को प्रेरित करने वाला बल रॉकेट के ईंधन के दहन द्वारा प्रदान किया जाता है। जैसे ही ईंधन ऑक्सीजन के साथ जुड़ता है, यह गैसों का उत्पादन करता है जो धड़ के पीछे निकास नलिका के माध्यम से निर्देशित होते हैं, और प्रत्येक अणु जो उभरता है वह रॉकेट से दूर हो जाता है। न्यूटन के तीसरे नियम की आवश्यकता है कि यह त्वरण विपरीत दिशा में रॉकेट के संबंधित त्वरण के साथ हो। ऑक्सीकृत ईंधन के सभी अणुओं के संयुक्त त्वरण के रूप में वे रॉकेट के नोजल से निकलते हैं जो रॉकेट को तेज और प्रेरित करने वाले थ्रस्ट को बनाते हैं।

यदि पूंछ से निकास गैस का केवल एक अणु निकलता है, तो रॉकेट नहीं चलेगा, क्योंकि अणु द्वारा लगाया गया बल रॉकेट की जड़ता को दूर करने के लिए पर्याप्त नहीं है। रॉकेट को स्थानांतरित करने के लिए, कई अणु होने चाहिए, और उनके पास पर्याप्त त्वरण होना चाहिए, जैसा कि दहन की गति और थ्रस्टर्स के डिजाइन से निर्धारित होता है। रॉकेट वैज्ञानिक रॉकेट को गति देने और भेजने के लिए आवश्यक जोर की गणना करने के लिए न्यूटन के दूसरे नियम का उपयोग करते हैं यह अपने नियोजित प्रक्षेपवक्र पर है, जिसमें पृथ्वी के गुरुत्वाकर्षण से बचना और अंतरिक्ष में जाना शामिल हो भी सकता है और नहीं भी।

एक रॉकेट वैज्ञानिक की तरह सोचने में यह पता लगाना शामिल है कि रॉकेट को चलने से रोकने वाली ताकतों को कैसे दूर किया जाए - मुख्य रूप से गुरुत्वाकर्षण और वायुगतिकीय ड्रैग - ईंधन के सबसे कुशल उपयोग के साथ। प्रासंगिक कारकों में रॉकेट का वजन है - इसके पेलोड सहित - जो रॉकेट के ईंधन का उपयोग करने के साथ घटता है। गणनाओं को जटिल करते हुए, रॉकेट की गति के साथ-साथ ड्रैग फोर्स बढ़ जाती है, जबकि साथ ही यह घट जाती है क्योंकि वातावरण पतला हो जाता है। रॉकेट को चलाने वाले बल की गणना करने के लिए, आपको अन्य बातों के अलावा, ईंधन की दहन विशेषताओं और प्रत्येक नोजल एपर्चर के आकार को ध्यान में रखना होगा।