고전 물리학의 근간을 이루는 아이작 뉴턴 경의 세 가지 운동 법칙은 1686 년에 발표했을 때 과학에 혁명을 일으켰습니다. 제 1 법칙에 따르면 모든 물체는 힘이 작용하지 않는 한 정지 상태 또는 움직이고 있습니다. 제 2 법칙은 힘이 신체의 질량과 가속도의 곱인 이유를 보여줍니다. 충돌 경험이있는 사람에게 익숙한 제 3 법칙은 로켓이 작동하는 이유를 설명합니다.
뉴턴의 제 3 법칙
현대 언어로 표현 된 뉴턴의 제 3 법칙은 모든 행동이 동등하고 반대되는 반응을 보인다고 말합니다. 예를 들어, 보트에서 발을 내딛을 때 발이 바닥에 가하는 힘은 앞으로 나아가면서 동시에 반대 방향으로 보트에 동일한 힘을가합니다. 보트와 물 사이의 마찰력이 신발과 바닥 사이의 마찰력만큼 크지 않기 때문에 보트는 선창에서 가속됩니다. 움직임과 타이밍에서 이러한 반응을 설명하는 것을 잊으면 물에 빠질 수 있습니다.
로켓 추력
로켓을 추진하는 힘은 로켓 연료의 연소에 의해 제공됩니다. 연료가 산소와 결합하면 동체 후면의 배기 노즐을 통해 향하는 가스가 생성되고, 나오는 각 분자는 로켓에서 멀어집니다. 뉴턴의 제 3 법칙은이 가속이 반대 방향으로 로켓의 상응하는 가속을 동반하도록 요구합니다. 로켓 노즐에서 나오는 산화 된 연료 분자의 결합 된 가속은 로켓을 가속하고 추진하는 추력을 생성합니다.
뉴턴의 제 2 법칙 적용
배기 가스 분자가 하나만 꼬리에서 나오면 분자가 가하는 힘이 로켓의 관성을 극복하기에 충분하지 않기 때문에 로켓은 움직이지 않을 것입니다. 로켓을 움직이려면 많은 분자가 있어야하며 연소 속도와 추진기의 설계에 따라 충분한 가속도를 가져야합니다. 로켓 과학자들은 뉴턴의 제 2 법칙을 사용하여 로켓을 가속하고 발사하는 데 필요한 추력을 계산합니다. 그것은 계획된 궤적에 있습니다. 이것은 지구의 중력을 벗어나 우주로가는 것을 포함하거나 포함하지 않을 수 있습니다.
로켓 과학자처럼 생각하는 방법
로켓 과학자처럼 생각하려면 가장 효율적인 연료 사용으로 로켓이 움직이는 것을 방해하는 힘 (주로 중력과 공기 역학적 항력)을 극복하는 방법을 알아내는 것이 포함됩니다. 관련 요소 중에는 로켓이 연료를 사용함에 따라 감소하는 탑재 하중을 포함한 로켓의 무게가 있습니다. 계산을 복잡하게하여 로켓의 속도가 빨라짐에 따라 항력은 증가하는 동시에 대기가 얇아 짐에 따라 감소합니다. 로켓을 추진하는 힘을 계산하려면 무엇보다도 연료의 연소 특성과 각 노즐 구멍의 크기를 고려해야합니다.