Trys sero Isaaco Newtono judesio dėsniai, kurie sudaro didžiąją klasikinės fizikos pagrindo dalį, sukėlė mokslo perversmą, kai jis juos paskelbė 1686 m. Pirmasis įstatymas teigia, kad kiekvienas objektas lieka ramybės būsenoje arba juda, nebent jį veikia jėga. Antrasis dėsnis parodo, kodėl jėga yra kūno masės ir jos pagreičio rezultatas. Trečiasis įstatymas, žinomas visiems, kurie kada nors buvo susidūrę, paaiškina, kodėl raketos veikia.
Trečiasis Niutono dėsnis
Šiuolaikine kalba kalbant, trečiajame Niutono dėsnyje sakoma, kad kiekvienas veiksmas turi vienodą ir priešingą reakciją. Pvz., Kai jūs išeinate iš valties, jėga, kurią koja daro ant grindų, varo jus į priekį, tuo pačiu metu veikdama vienoda jėga laiveliui priešinga kryptimi. Kadangi trinties jėga tarp valties ir vandens nėra tokia didelė kaip tarp jūsų bato ir grindų, valtis pagreitėja nuo prieplaukos. Jei pamiršite atsižvelgti į šią reakciją savo judesiuose ir laiku, galite atsidurti vandenyje.
Raketos trauka
Jėga, kuri varo raketą, atsiranda dėl raketos kuro degimo. Kurui derinant su deguonimi, susidaro dujos, kurios nukreipiamos pro išmetimo antgalius fiuzeliažo gale, o kiekviena atsiradusi molekulė paspartėja nuo raketos. Trečiasis Niutono dėsnis reikalauja, kad šį pagreitį lydėtų atitinkamas raketos pagreitis priešinga kryptimi. Bendras visų oksiduoto kuro molekulių pagreitis, kai jos atsiranda iš raketos purkštukų, sukuria trauką, kuri pagreitina ir varo raketą.
Taikant antrąjį Niutono dėsnį
Jei iš uodegos atsirastų tik viena išmetamųjų dujų molekulė, raketa nejudėtų, nes molekulės veikiamos jėgos nepakanka raketos inercijai įveikti. Norint priversti raketą judėti, turi būti daug molekulių ir jos turi turėti pakankamai pagreitį, nustatomą pagal degimo greitį ir variklių konstrukciją. Raketos mokslininkai naudoja antrąjį Niutono dėsnį, kad apskaičiuotų jėgą, reikalingą raketai pagreitinti ir siųsti planuojamoje trajektorijoje, kuriai gali prireikti pabėgti nuo Žemės traukos ir patekti į kosmosą.
Kaip mąstyti kaip raketos mokslininkui
Mąstant kaip raketos mokslininkui, reikia išsiaiškinti, kaip efektyviausiai naudojant kurą įveikti jėgas, trukdančias raketai judėti - pirmiausia gravitacijos ir aerodinaminį pasipriešinimą. Tarp svarbių veiksnių yra raketos svoris, įskaitant naudingąją apkrovą, kuris mažėja raketai naudojant degalus. Sudėtinęs skaičiavimus, pasipriešinimo jėga didėja raketai įsibėgėjant, tuo pačiu metu mažėjant atmosferai plonėjant. Norėdami apskaičiuoti raketą varančią jėgą, turite, be kita ko, atsižvelgti į kuro degimo charakteristikas ir kiekvienos purkštuko angos dydį.