نيوتن الدفع
النيوتن قوة تزيد سرعة كيلوغرام واحد مترًا في الثانية خلال ثانية واحدة. وتفاحة وزنها نحو 100 غرام تضغط على الكف بقوة نيوتن واحد. أما المحرك الصاروخي فيقذف مئات الكيلوغرامات من الغاز في الثانية بسرعة 3–4 km/s، فيحصل على دفع بملايين النيوتنات — أي بالميغانيوتنات.
يتكوّن الدفع من حدّين: زخم النفث ṁ·vₑ وفرق الضغط عند مخرج الفوهة. لذلك يكون دفع المحرك نفسه عند الأرض أضعف منه في الفراغ، وشكل الفوهة يحدد أين يعمل المحرك أفضل. لا يقلع الصاروخ إلا إذا كان الدفع أكبر من الوزن؛ والنسبة بينهما هي نسبة الدفع إلى الوزن.
| الرمز | N · kN · MN |
| التعريف | 1 N = 1 kg·m/s² — وفق قانون نيوتن الثاني F = ma |
| الدفع | F = ṁ·vₑ + (pₑ − pₐ)·Aₑ |
| وحدات قديمة | 1 kgf = 9,80665 N · 1 tf = 9,807 kN · 1 lbf = 4,448 N |
| الإقلاع | نسبة الدفع إلى الوزن F / mg أكبر من 1 · وللصواريخ عند الإطلاق 1,2–1,6 |
| قيم نموذجية | تفاحة — 1 N · محرك طائرة — مئات kN · محرك صاروخي بوقود سائل — نحو 2 MN · صاروخ ثقيل — 30–70 MN |
01 · التعريف
القوة وزخم النفث والضغط عند المخرج
قانون نيوتن الثاني: القوة تساوي الكتلة مضروبة في التسارع. والنيوتن قوة تُكسب الكيلوغرام تسارعًا قدره 1 m/s². المحرك يندفع مرتكزًا على نفثه: ففي كل ثانية يقذف كتلة ṁ بسرعة vₑ فيحصل على قوة ṁ·vₑ — وفق القانون الثالث.
الحد الثاني هو الضغط. إذا كان ضغط الغاز عند مخرج الفوهة أعلى من ضغط الهواء فإنه يدفع أيضًا؛ وإذا كان أدنى ضغط الهواءُ النفثَ وانتقص من الدفع. الفوهة الطويلة تسرّع الغاز أكثر وتعمل جيدًا في الفراغ، لكنها تخسر عند الأرض. والقصيرة بالعكس. الدفع النوعي Isp هو الدفع مقسومًا على وزن الوقود المستهلك في الثانية، ويُقاس بالثواني: كلما ارتفع كان المحرك أوفر.
كم نيوتنًا يلزم للإقلاع
اختر ما تريد رفعه وحدد الدفع — المقياس لوغاريتمي، من 0,1 N إلى 100 MN. الوزن هو قوة الجاذبية mg. ويحدث الإقلاع حين يكون الدفع أكبر من الوزن.
المرأب: اجمع صاروخًا من القطع
يقف الصاروخ في قاعة التجميع. كل قطعة تغيّر الكتلة ومقاومة الهواء والدفع: الغطاء الأمامي يحدد شكل المقدمة، والهيكل قطر الخزانات وعدد المحركات التي يتسع لها، والزعانف الاستقرار عند max-Q، والمحرك والفوهة الدفع والدفع النوعي. القطعة التي غُيّرت آخرًا مضاءة. وعلى اليمين الكتلة حسب الأجزاء ونسبة الدفع إلى الوزن واحتياطي السرعة. وحين يجهز الصاروخ — «إلى منصة الإطلاق».
اجمع صاروخًا — وانظر هل سيقلع
يُجمع الصاروخ في المرأب أعلاه: الغطاء الأمامي والهيكل والزعانف والمحركات والفوهة والوقود والحمولة. وما جُمع يخرج إلى المنصة. الحدث الرئيسي — «إطلاق»: العد التنازلي، الإشعال، الإقلاع، حاجز الصوت، أقصى ضغط ديناميكي، إطفاء المحركات، ثم الطيران بالقصور الذاتي حتى أعلى نقطة. يمكنك في المرأب إضافة مرحلة ثانية وتفعيل «انعطاف نحو المدار»: بعد الإقلاع يميل الصاروخ نحو الأفق، وتنفصل المرحلة الأولى، وتكتسب الثانية نحو 7,8 km/s أفقيًا — وإذا كان الحضيض أعلى من 160 km فالصاروخ في المدار. ومن دون الانعطاف يكون الطيران عموديًا، كصاروخ سبر جيوفيزيائي. تمضي الثواني الأولى ببطء، ثم يُسرَّع العرض؛ والمنزلق تحت المشهد يقدّمه ويؤخره. وعلى اليمين مقطع الفوهة: الضغط عند المخرج مقابل الضغط خارج الصاروخ، ومنهما يتحدد شكل النفث والدفع.
—
02 · التحويل
| {n} | {v} | {note} |
حساب سريع: الطن-قوة يقارب 10 kN، ومئة طن دفع تقارب 1 MN. وللدقة اضرب في 9,807.
كثيرًا ما توصف المحركات الأمريكية بالرطل-قوة: مليون lbf يساوي 4,45 MN.
03 · مراتب العِظَم
04 · أدوات القياس
05 · قواعد الكتابة
06 · الوحدات المجاورة
07 · القسم التاريخي
النيوتن وحدة مشتقة في النظام الدولي: من الكيلوغرام والمتر والثانية. ومنذ 2019 يُعرَّف الكيلوغرام بثابت بلانك، فيستند النيوتن إليه أيضًا. معايير القوة آلات تحمّل الحساس بأثقال معروفة في مجال جاذبية معروف؛ وأكبرها يبلغ عدة ميغانيوتنات.
دفع المحرك الصاروخي ليس ثابتًا مدوّنًا في جوازه. فهو يتوقف على الضغط خارج الصاروخ، ولذلك تُكتب في المواصفات قيمتان: عند مستوى سطح البحر وفي الفراغ. وكانت المراجع القديمة تعطي الدفع بالطن-قوة؛ وبحسب GOST 8.417 هي وحدة خارج النظام، وتُحوَّل إلى نيوتنات بالضرب في 9 807.
فهرس الكميات
الفهرس كله ←الوحدات الأساسية السبع في النظام الدولي
قطرة حمض تغيّر لون العصير، والملح يلوّن اللهب، والماء يتجمد بنقرة. وتحتها كل صفحات Simetrium بحسب المجال وبالترتيب الأبجدي.
افتح الفهرس ←