Sir Isaac Newton'un klasik fiziğin temelini oluşturan Üç Hareket Yasası, onları 1686'da yayınlayarak bilimde devrim yarattı. Birinci Kanun, üzerine bir kuvvet etki etmedikçe her nesnenin hareketsiz veya hareket halinde kaldığını belirtir. İkinci Yasa, kuvvetin neden bir cismin kütlesinin ve ivmesinin ürünü olduğunu gösterir. Bir çarpışmada bulunmuş herkesin aşina olduğu Üçüncü Kanun, roketlerin neden çalıştığını açıklar.
Newton'un Üçüncü Yasası
Modern dilde ifade edilen Newton'un Üçüncü Yasası, her etkinin eşit ve zıt bir tepkiye sahip olduğunu söyler. Örneğin, bir tekneden indiğinizde, ayağınızın zemine uyguladığı kuvvet sizi ileriye doğru iterken aynı zamanda tekneye ters yönde eşit bir kuvvet uygular. Tekne ile su arasındaki sürtünme kuvveti, ayakkabınızla zemin arasındaki kadar büyük olmadığından, tekne iskeleden uzaklaşır. Bu reaksiyonu hareketlerinizde ve zamanlamanızda hesaba katmayı unutursanız, sonunda suya düşebilirsiniz.
Roket İtkisi
Bir roketi iten kuvvet, roket yakıtının yanması ile sağlanır. Yakıt oksijenle birleştikçe gövdenin arkasındaki egzoz nozüllerinden yönlendirilen gazlar üretir ve ortaya çıkan her molekül roketten uzaklaşır. Newton'un Üçüncü Yasası, bu ivmeye roketin ters yönde karşılık gelen bir ivmesinin eşlik etmesini gerektirir. Oksitlenmiş yakıtın tüm moleküllerinin roketin memelerinden çıkarken birleşik ivmesi, roketi hızlandıran ve iten itişi yaratır.
Newton'un İkinci Yasasını Uygulamak
Kuyruktan sadece bir egzoz gazı molekülü çıksaydı, roket hareket etmezdi, çünkü molekül tarafından uygulanan kuvvet roketin eylemsizliğinin üstesinden gelmek için yeterli değildir. Roketi hareket ettirmek için birçok molekül olmalı ve yanma hızı ve iticilerin tasarımı ile belirlenen yeterli ivmeye sahip olmalıdırlar. Roket bilimciler, roketi hızlandırmak ve göndermek için gereken itişi hesaplamak için Newton'un İkinci Yasasını kullanırlar. Dünya'nın yerçekiminden kaçmayı ve uzaya gitmeyi içeren veya içermeyen planlı yörüngesinde.
Bir Roket Bilimcisi Gibi Nasıl Düşünülür
Bir roket bilimcisi gibi düşünmek, bir roketin hareket etmesini engelleyen kuvvetlerin (özellikle yerçekimi ve aerodinamik sürüklenme) en verimli yakıt kullanımıyla nasıl üstesinden gelineceğini bulmayı içerir. İlgili faktörler arasında roketin ağırlığı - yükü de dahil olmak üzere - roket yakıt kullandıkça azalır. Hesapları zorlaştıran sürükleme kuvveti, roket hızlandıkça artarken, aynı zamanda atmosfer inceldikçe azalır. Roketi iten kuvveti hesaplamak için, diğer şeylerin yanı sıra, yakıtın yanma özelliklerini ve her bir meme açıklığının boyutunu hesaba katmanız gerekir.