Якщо у космосі вакуум, то чого відштовхуються ракети?
Одного разу мене внук запитав: «Якщо у космосі вакуум, то чого відштовхуються ракети?»
Схожі питання часто задають учні в школі, коли вивчають фізику, тому я вирішив відповісти на них докладніше у цій статті.
Джерело: https://3dnews.ru
Третій закон Ньютона
Всі знають, що Земля притягує нас силою тяжіння. Але для багатьох не очевидно, що ми (люди) теж притягуємо Землю. Причому ці сили рівні за модулем, але протилежні за напрямом. Це наслідок третього закону Ньютона і, перш ніж спробуємо відповісти на вищевикладене питання, нам потрібно правильно зрозуміти третій закон Ньютона. Він звучить так:
“Сили взаємодії двох матеріальних точок рівні за величиною, протилежно спрямовані, і діють вздовж прямої, що сполучає ці матеріальні точки”
Але всі, звичайно, звикли чути таке, зовсім просте формулювання цього ж закону:
“Сила дії завжди рівна силі протидії”.
Ось кілька прикладів прояву третього закону Ньютона. Автомобіль під час свого руху прискорюється, тому що дорога штовхає колеса вперед у результаті протидії, що виникає, коли колеса штовхають її назад. Ось чому коли автомобіль рухається по камінню, то вони відлітають у протилежний бік від руху автомобіля.
Джерело: https://libtime.ru
Як рухається ракета у космосі?
Найнаочнішим прикладом прояву третього закону Ньютона є рух ракети. Іноді можна зустріти неправильне твердження, ніби ракета злітає тільки через те, що вона відштовхується від Землі за допомогою струменя палива, що згорає, але насправді у вакуумі відпрацьоване паливо легше викидається з сопла, тому там тяга реактивного двигуна навіть більша.
Але все-таки, від чого тоді відштовхується ракета?
Уявіть космічну ракету, що летить у космічному вакуумі, викидаючи при цьому з величезним прискоренням газ розігрітий до температури близько 2800 С0 зі сопла. Розберімось, що відбувається.
Джерело: https://militaryarms.ru/novosti/raketnye-dvigateli/
Енергія, що спочатку існувала у вигляді внутрішньої енергії хімічного палива, перетворюється на кінетичну енергію молекул газів, які утворюються при згорянні, а, значить, вони набувають деякої швидкості, причому досить великої. Всі ці гази викидаються ракетою в одному напрямку і якщо ми помножимо швидкість цього газу на його масу, то отримаємо імпульс, а зміна імпульсу з часом призводить до сили. Якщо цю силу розділити на масу ракети, отримаємо прискорення, з яким ракета полетить у протилежний від газу бік. До речі, цей рух називають реактивним.
Отже, таким чином, у космосі ракета, так би мовити, відштовхується від гарячого газу, який із прискоренням випливає із сопла ракети у протилежний бік.
Думаю, що зрозуміло.
