Newton tahu
Newton je síla, která za sekundu urychlí kilogram na metr za sekundu. Jablko o hmotnosti asi 100 gramů tlačí na dlaň silou jednoho newtonu. Raketový motor vyvrhuje stovky kilogramů plynu za sekundu rychlostí 3–4 km/s a získává tah v milionech newtonů — meganewtonech.
Tah se skládá ze dvou členů: hybnosti proudu ṁ·vₑ a rozdílu tlaků v ústí trysky. Proto tentýž motor táhne u země slaběji než ve vakuu a tvar trysky rozhoduje, kde pracuje lépe. Raketa vzlétne, jen když je tah větší než tíha; jejich poměr je poměr tahu k tíze.
| Označení | N · kN · MN |
| Definice | 1 N = 1 kg·m/s² — podle druhého Newtonova zákona F = ma |
| Tah | F = ṁ·vₑ + (pₑ − pₐ)·Aₑ |
| Staré jednotky | 1 kgf = 9,80665 N · 1 tf = 9,807 kN · 1 lbf = 4,448 N |
| Vzlet | poměr tahu k tíze F / mg větší než 1 · u raket při startu 1,2–1,6 |
| Typické hodnoty | jablko — 1 N · letecký motor — stovky kN · kapalinový raketový motor — asi 2 MN · těžká raketa — 30–70 MN |
01 · Definice
Síla, hybnost proudu a tlak v ústí trysky
Druhý Newtonův zákon: síla je hmotnost krát zrychlení. Newton je síla, při které kilogram získá zrychlení 1 m/s². Motor se odráží od vlastního proudu: každou sekundu vyvrhne hmotnost ṁ rychlostí vₑ a získá sílu ṁ·vₑ — podle třetího zákona.
Druhý člen je tlak. Když plyn v ústí trysky tlačí silněji než vzduch, ještě přidává; když slaběji, vzduch proud stlačuje a ubírá tah. Dlouhá tryska urychlí plyn víc a dobře pracuje ve vakuu, ale u země prohrává. Krátká naopak. Specifický impulz Isp je tah vztažený na tíhu paliva spotřebovaného za sekundu, v sekundách: čím vyšší, tím úspornější motor.
Kolik newtonů je třeba ke vzletu
Vyberte, co se má zvednout, a nastavte tah — stupnice je logaritmická, od 0,1 N do 100 MN. Tíha je gravitační síla mg. Ke vzletu dojde, když je tah větší než tíha.
Montážní hala: sestavte raketu z dílů
Raketa stojí v montážní hale. Každý díl mění hmotnost, odpor vzduchu a tah: aerodynamický kryt tvar špičky, trup průměr nádrží a počet motorů, které se vejdou, ocasní plochy stabilitu při max-Q, motor a tryska tah a specifický impulz. Naposledy změněný díl je zvýrazněn. Vpravo je hmotnost po částech, poměr tahu k tíze a rezerva rychlosti. Když je raketa hotová — «Vyvézt na rampu».
Sestavte raketu — a uvidíte, jestli vzlétne
Raketa se sestavuje v montážní hale výše: aerodynamický kryt, trup, ocasní plochy, motory, tryska, palivo a náklad. Na rampu vyjede to, co je sestaveno. Hlavní akce je «Start»: odpočet, zážeh, odpoutání, zvuková bariéra, maximální dynamický tlak, vypnutí motorů a let setrvačností do nejvyššího bodu. V hale lze přidat druhý stupeň a zapnout «Obrat na orbitu»: po odpoutání se raketa naklání k horizontu, první stupeň se odděluje a druhý nabírá asi 7,8 km/s do boku — a je-li perigeum výš než 160 km, raketa je na oběžné dráze. Bez obratu je let svislý, jako u sondážní rakety. První sekundy běží pomalu, dál je let zrychlený; posuvník pod scénou ho přetáčí. Vpravo je tryska v řezu: tlak v ústí proti okolnímu tlaku, na nich závisí tvar proudu i tah.
—
02 · Převod
| {n} | {v} | {note} |
Rychlý odhad: tuna-síla je skoro 10 kN, sto tun tahu asi 1 MN. Přesněji — vynásobit 9,807.
Americké motory se často popisují v librách-síly: milion lbf je 4,45 MN.
03 · Řády veličin
04 · Měřicí přístroje
05 · Pravidla zápisu
06 · Sousední jednotky
07 · Historický oddíl
Newton je odvozená jednotka SI: kilogram, metr a sekunda. Od roku 2019 je kilogram definován Planckovou konstantou a newton se opírá o tutéž konstantu. Etalony síly jsou stroje, které zatěžují snímač známými závažími ve známém tíhovém poli; největší zvládají několik meganewtonů.
Tah raketového motoru není štítková konstanta. Závisí na okolním tlaku, proto se v parametrech uvádějí dvě čísla: na úrovni moře a ve vakuu. Staré příručky udávaly tah v tunách-síly; podle GOST 8.417 je to jednotka mimo soustavu, která se na newtony převádí vynásobením 9 807.
Katalog veličin
celý rejstřík →Sedm základních jednotek SI
Kapka kyseliny změní barvu šťávy, sůl obarví plamen, voda zamrzne po klepnutí. Pod nimi všechny listy Simetria podle oborů a abecedně.
Otevřít rejstřík →