Atmosfer yokken roket uzayda nasıl başlamalı? Bilim adamları: Newton'un Üç Yasasının Gerçekleşmesi
Yeryüzünde yapabileceğimiz ve bunları hafife alabileceğimiz birçok şey var. Aynı şeyi, yerçekiminin getirdiği her şey gibi, uzayda yapmak zordur. Yerçekimi bunları mümkün kılar: yürümek ve kişinin vücudunu sabit bir yönde hareket etmek için kontrol etmek. Yanlış yöne gittiğimizde, bir şeye çarpabiliriz, böylece tepki verir ve yön değiştiririz. Bir uçak, etrafındaki havayı iterek yön değiştirir, ancak sonsuz bir hiçlikle çevrelendiğinde, bir uzay aracı kendisini kontrol etmek için ne zorlayabilir?
Okulda öğrenilen Newton mekanik yasalarını hatırlıyor musunuz? Bu temel fizik yasalarını zihnimizde güncellememiz gerekecek, çünkü bunlar aşağıdaki şeyleri anlamakla ilgilidir - bir roketin uzayda nasıl hareket ettiği, döndüğü ve sabit bir hareket yönü seçtiği.
Newton'un birinci yasası: Tüm nesneler dış kuvvete maruz kalmadıklarında, her zaman düzgün bir doğrusal hareket durumunu veya statik bir durumu korurlar.
Newton'un ikinci yasası: Bir nesnenin hareketinin ivmesi, nesne üzerindeki dış kuvvetin sonuçta ortaya çıkan kuvveti ile orantılıdır ve ivmenin yönü, ortaya çıkan dış kuvvetin yönü ile aynıdır. (İvme, hız değişiminin yönünü ve büyüklüğünü tanımlamak için kullanılan fiziksel bir niceliktir.)
Newton'un üçüncü yasası: İki nesne arasındaki kuvvet karşılıklıdır En iyi örnek Newton'un sarkaç topudur.
Roketler ve Newton'un Birinci Yasası
Roket uzaya girdiği sürece herhangi bir çekme kuvvetine, yani uçağın kaldırması gereken çekme kuvvetine maruz kalmayacaktır. Bu nedenle, Newton'un birinci yasasına göre, motor kapatılırsa, uzay aracı, atalet eylemi altında motorun hala çalıştırıldığı hızda kaymaya devam edecektir. Yabancı bir cisim tarafından vurulmadıkça (yasada belirtilen "kuvveti" sağlayabilen) veya kendisine yerçekimi sağlayabilecek bir gezegene yakın olmadığı sürece, orijinal hızında yol alacaktır.
Roketler ve Newton'un Üçüncü Yasası
Hareketin yönünü yönlendirmek için bir yüzeye kuvvet uygulama örneklerini düşündüğümüzde genellikle bu yasanın uygulanışını görürüz. Roketler, kendilerini ileri itmek için yüksek basınçlı gaz üretebilen yakıt kullanırlar. Egzoz gazı, roketin hareket yönünün tersine, roketi ileriye doğru iter çünkü egzoz gazının (dışarıya) uyguladığı kuvvet, ters yönde eşit miktarda kuvvete sahiptir.
Bu nedenle uzay aracı sola dönecekse, uzay aracının sağ tarafındaki pervanenin ateşlenmesi gerekir. Aslında, uzayda bir uzay aracını kontrol etmek sıradan atmosferdekinden daha kolaydır. Yakıt egzoz gazı uzay aracı motorunu terk ettiğinde, çevredeki gazı uzaklaştırmalıdır. Bu, roketin enerjisinin bir kısmını tüketecek. Uzayda yakıt egzozu serbestçe dışarı çıkacaktır.
Bununla birlikte, roketi çalıştırmak için egzoz gazı üretebilen bu yakıt, yanmayı desteklemek için oksijene de ihtiyaç duyar. Daha önce de belirttiğimiz gibi, uzay boşluğunda oksijen yoktur. Peki yakıtı nasıl ateşleriz?
Oksitleyiciler ve diğer karmaşık hammaddeler
Roketlerin uzay yolculuğu sırasında oksijen taşıması gerekir. Roket motorunda, uzay aracının kuyruğundan salınan sıcak gazı oluşturmak için yanma odasında yakıt ve oksidan yakılır ve ilerlemesi için gereken devasa itişi sağlar. Ancak, lütfen uzun mesafeli bir uzay görevinde birkaç ağır oksijen tankı taşıdığınızı hayal edin - bu çok büyük bir yük. Neyse ki hidrazin gibi bazı roket yakıtları oksijensiz yanmak üzere geliştirilmiştir. Uygun bir katalitik ortama maruz kaldığında hidrazin, amonyak, nitrojen ve hidrojene ayrışır.
Sanırım, sevgili Newton bu yasaları sadece fen dersinde sana işkence etmek için yaratmadı! Bu temel fizik teoremleri olmadan, uzay yolculuğundaki çeşitli verileri hesaplamamız ve evrendeki uzay aracını nasıl kontrol edeceğimize karar vermemiz mümkün değildir. Teşekkürler Isaac Newton!
Referans
1. WJ Ansiklopedisi
2. Astronomik terimler
3. Rujuta Pradhan- sciabc
Bir Gökbilimciye Sorun (Cornell Üniversitesi)
Union Üniversitesi
Macaulay Honors College (New York Şehir Üniversitesi)
İlgili herhangi bir içerik ihlali varsa, silmek için lütfen 30 gün içinde yazarla iletişime geçin
Lütfen yeniden baskı için yetki alın ve bütünlüğü korumaya ve kaynağı belirtmeye dikkat edin
