ნიუტონის მესამე კანონის გამოყენება ასახსნელად, თუ როგორ აჩქარებს რაკეტა

სერ ისააკ ნიუტონის მოძრაობის სამი კანონი, რომელიც კლასიკური ფიზიკის საფუძველს წარმოადგენს, რევოლუცია მოახდინა მეცნიერებაში, როდესაც მან 1686 წელს გამოაქვეყნა ისინი. პირველ კანონში ნათქვამია, რომ ყველა ობიექტი ისვენებს ან მოძრაობს, თუ მასზე ძალა არ მოქმედებს. მეორე კანონი გვიჩვენებს, თუ რატომ არის ძალა სხეულის მასის და მისი აჩქარების პროდუქტი. მესამე კანონი, რომელიც ყველასთვის ნაცნობია, ვინც ოდესმე შეჯახებულა, განმარტავს, თუ რატომ მუშაობენ რაკეტები.

თანამედროვე ენაზე ნათქვამი, ნიუტონის მესამე კანონი ამბობს, რომ ყველა ქმედებას აქვს თანაბარი და საპირისპირო რეაქცია. მაგალითად, როდესაც ნავიდან გამოდიხართ, ფეხი იატაკზე ძალას გიბიძგებთ, ხოლო ამავე დროს ნავს საპირისპირო მიმართულებით ახდენს თანაბარ ძალას. იმის გამო, რომ ხახუნის ძალა ნავსა და წყალს შორის არ არის ისეთი დიდი, როგორც თქვენს ფეხსაცმელსა და იატაკს შორის, ნავი აჩქარებს ნავმისადგომთან დაშორებით. თუ დაივიწყეთ ამ რეაქციის გათვალისწინება თქვენს მოძრაობებში და დროში, შეიძლება წყალში აღმოჩნდეთ.

ძალა, რომელიც რაკეტას უბიძგებს, უზრუნველყოფს რაკეტის საწვავის წვას. როგორც საწვავი ჟანგბადს ერწყმის, ის აწარმოებს გაზებს, რომლებიც მიმართულია გამონაბოლქვი საქშენებით კორპუსის უკანა მხარეს და თითოეული მოლეკულა, რომელიც ჩნდება, აჩქარებს სარაკეტოდან. ნიუტონის მესამე კანონი მოითხოვს, რომ ამ აჩქარებას თან სდევდეს სარაკეტო საწინააღმდეგო მიმართულებით შესაბამისი აჩქარება. დაჟანგული საწვავის ყველა მოლეკულის კომბინირებული აჩქარება, რაკეტის საქშენებიდან გამოსვლისას, ქმნის იმ ბიძგს, რომელიც აჩქარებს და უბიძგებს რაკეტს.

თუ გამონაბოლქვი გაზის მხოლოდ ერთი მოლეკულა უნდა გამოვიდეს კუდიდან, რაკეტა არ მოძრაობს, რადგან მოლეკულის მიერ განხორციელებული ძალა არ არის საკმარისი რაკეტის ინერციის დასაძლევად. რაკეტის გადასაადგილებლად უნდა არსებობდეს მრავალი მოლეკულა და მათ უნდა ჰქონდეთ საკმარისი აჩქარება, რაც განისაზღვრება წვის სიჩქარითა და thrusters– ის დიზაინით. სარაკეტო მეცნიერები იყენებენ ნიუტონის მეორე კანონს, რომ გამოანგარიშონ რაკეტის დაჩქარება და გაგზავნა ის დაგეგმილ ტრაექტორიაზე, რომელიც შეიძლება მოიცავდეს ან არ გულისხმობდეს დედამიწის გრავიტაციისგან თავის დაღწევას და კოსმოსში გადასვლას.

სარაკეტო მეცნიერის მსგავსად ფიქრი მოიცავს იმის გარკვევას, თუ როგორ უნდა გადავლახოთ რაკეტა, რომელიც ხელს უშლის რაკეტას გადაადგილებას - პირველ რიგში სიმძიმისა და აეროდინამიკის ჩათრევას - საწვავის ყველაზე ეფექტური გამოყენებით. შესაბამის ფაქტორებს შორის არის რაკეტის წონა - მათ შორის მისი დატვირთვა - რაც იკლებს რაკეტის მიერ საწვავის გამოყენებას. გამოთვლებს ართულებს, რომ სარაკეტო სიჩქარის აჩქარებასთან ერთად ჩათრევის ძალა იზრდება, ამავე დროს იგი მცირდება ატმოსფეროს შესუსტებასთან ერთად. სარაკეტო ძალის გამოსათვლელად საჭიროა სხვა ფაქტორების გათვალისწინება საწვავის წვის მახასიათებლებზე და თითოეული საქშენის დიაფრაგმის ზომაზე.