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Newtonsの第三法則はロケットにどのように適用されますか?

ニュートンの第三の動きの法則は、行動反応の法則としても知られており、ロケットがどのように機能し、宇宙を駆け抜けるかを理解する上で重要な役割を果たしています。法律は、すべての行動について、平等で反対の反応があると述べています。ロケットの文脈では、この原則は次のように現れます。

1。アクション(ロケット排気): ロケットエンジンが点火すると、ノズルから高速ガスまたは推進剤を排出します。ニュートンの第三法則によると、この質量の排出は反対方向に行動力を作り出します。この力は、ロケットを前方に推進する推力です。

2。反応(ロケットの動き): 推進剤の追放は、ロケット自体に等しく反対の反応力を生成します。この反応力は、排気ガスの反対側の方向に作用し、ロケットを前方に押します。この反応力の大きさは、排出された推進剤の質量とそれが追放される速度に依存します。

基本的に、ロケットのエンジンは、追放された推進剤に押し付けることで推力を生成します。エンジンによって推進剤に及ぼす力は、ロケットに反対方向に作用する等しい力をもたらし、それを前方に加速させます。このアクション反応メカニズムにより、ロケットは重力を克服し、宇宙飛行を実現できます。

ロケットによって生成されるスラストを計算するための式は、次のように与えられます。

$$ thrust =\ dot {m} v_ {exaur} $$

どこ:

- スラストは、ニュートンのロケットに作用する力(n)

- $ \ dot {m} $は、1秒あたりキログラムの推進剤の質量流量(kg/s)です

- $ v_ {排気} $は、1秒あたりのメートルのロケットに対する排気ガスの速度(m/s)です

推進剤または排気速度の質量流量またはその両方を増やすことにより、ロケットによって生成されるスラストを増やすことができます。この原則は、固体燃料ロケット、液体燃料ロケット、イオンスラスタなど、ロケットエンジンで採用されているさまざまな推進技術の根底にあります。

ニュートンの第三法則は、地球の大気と比較して、ロケットが空間の真空でより良いパフォーマンスを発揮する理由も説明しています。空気抵抗と重力抗力がない場合、排出された推進剤によって生成される反力は、より効果的に前方運動に翻訳され、より大きな加速と燃料効率をもたらします。

要約すると、ニュートンの運動の第3法則は、ロケットがどのように推力を生成し、宇宙旅行を達成するかを理解するための基本的な基盤を形成しています。それは、推進剤を追放する作用とロケットを前方に推進する反応力との相互作用を強調し、地球の大気を超えた人間の探査と科学的任務を可能にします。

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