Newton som trækkraft
En newton er den kraft, der på et sekund giver et kilogram farten en meter i sekundet. Et æble på omkring 100 gram trykker på håndfladen med en kraft på en newton. En raketmotor støder hundredvis af kilogram gas ud i sekundet med 3–4 km/s og får en trækkraft på millioner af newton — meganewton.
Trækkraften har to led: strålens impuls ṁ·vₑ og trykforskellen ved dysens munding. Derfor trækker den samme motor svagere ved jorden end i vakuum, og dysens form afgør, hvor den virker bedst. Raketten letter kun, hvis trækkraften er større end tyngden; forholdet mellem dem er trækkraft/tyngde-forholdet.
| Betegnelse | N · kN · MN |
| Definition | 1 N = 1 kg·m/s² — ifølge Newtons anden lov F = ma |
| Trækkraft | F = ṁ·vₑ + (pₑ − pₐ)·Aₑ |
| Gamle enheder | 1 kgf = 9,80665 N · 1 tf = 9,807 kN · 1 lbf = 4,448 N |
| Letning | trækkraft/tyngde F / mg større end 1 · for raketter ved start 1,2–1,6 |
| Typiske værdier | æble — 1 N · flymotor — hundredvis af kN · væskeraketmotor — omkring 2 MN · tung raket — 30–70 MN |
01 · Definition
Kraft, strålens impuls og trykket ved mundingen
Newtons anden lov: kraft er masse gange acceleration. En newton er den kraft, der giver et kilogram accelerationen 1 m/s². Motoren skubber fra mod sin egen stråle: hvert sekund støder den massen ṁ ud med farten vₑ og får kraften ṁ·vₑ — ifølge tredje lov.
Det andet led er trykket. Trykker gassen ved dysens munding hårdere end luften, skubber den stadig på; trykker den svagere, klemmer luften strålen sammen og tager trækkraft. En lang dyse accelererer gassen mere og virker godt i vakuum, men taber ved jorden. En kort — omvendt. Specifik impuls Isp er trækkraften pr. tyngde forbrugt brændstof pr. sekund, i sekunder: jo højere, desto mere økonomisk er motoren.
Hvor mange newton skal der til for at lette
Vælg, hvad der skal løftes, og indstil trækkraften — skalaen er logaritmisk, fra 0,1 N til 100 MN. Tyngden er tyngdekraften mg. Letning sker, når trækkraften er større end tyngden.
Garage: byg en raket af dele
Raketten står i monteringshallen. Hver del ændrer masse, luftmodstand og trækkraft: næsekeglen næsens form, skroget tankenes diameter og hvor mange motorer der er plads til, finnerne stabiliteten ved max-Q, motoren og dysen trækkraften og den specifikke impuls. Den senest ændrede del er fremhævet. Til højre: masse pr. del, trækkraft/tyngde og hastighedsreserve. Når raketten er klar — «Kør ud til rampen».
Byg en raket — og se, om den letter
Raketten bygges i garagen ovenfor: næsekegle, skrog, finner, motorer, dyse, brændstof og last. Det, der er bygget, kører ud på startbordet. Hovedhandlingen er «Opsend»: nedtælling, tænding, letning, lydmuren, maksimalt dynamisk tryk, motorstop og frit ballistisk flyv op til det højeste punkt. I garagen kan du tilføje et andet trin og slå «Drej mod kredsløb» til: efter letningen lægger raketten sig mod horisonten, første trin adskilles, det andet opbygger omkring 7,8 km/s til siden — og ligger perigæum over 160 km, er raketten i kredsløb. Uden drejning er flyvningen lodret, som for en sonderaket. De første sekunder går langsomt, derefter er flyvningen sat op i fart; skyderen under scenen spoler i den. Til højre dysen i snit: trykket ved mundingen mod trykket udenfor, de bestemmer strålens form og trækkraften.
—
02 · Omregning
| {n} | {v} | {note} |
Hurtig regning: en tonkraft er næsten 10 kN, hundrede ton trækkraft omkring 1 MN. Mere præcist — gang med 9,807.
Amerikanske motorer beskrives ofte i pundkraft: en million lbf er 4,45 MN.
03 · Størrelsesordener
04 · Måleinstrumenter
05 · Skriveregler
06 · Naboenheder
07 · Historisk afsnit
Newton er en afledt SI-enhed: kilogram, meter og sekund. Siden 2019 er kilogrammet defineret ud fra Plancks konstant, og derfor hviler også newton på den. Kraftnormaler er maskiner, der belaster en sensor med kendte lodder i et kendt tyngdefelt; de største klarer flere meganewton.
En raketmotors trækkraft er ingen konstant fra typeskiltet. Den afhænger af trykket udenfor, derfor angiver data to tal: ved havoverfladen og i vakuum. Gamle håndbøger gav trækkraften i tonkraft; ifølge GOST 8.417 er det en enhed uden for systemet, som omregnes til newton ved at gange med 9 807.
Katalog over størrelser
hele registret →SI-systemets syv grundenheder
En dråbe syre ændrer saftens farve, salt farver flammen, vand fryser ved et bank. Under dem alle Simetriums ark, efter fagområde og alfabetisk.
Åbn registret →