Newton daya dorong
Newton adalah gaya yang dalam satu detik mempercepat satu kilogram sebesar satu meter per detik. Apel seberat sekitar 100 gram menekan telapak tangan dengan gaya satu newton. Mesin roket menyemburkan ratusan kilogram gas per detik dengan kecepatan 3–4 km/s dan memperoleh daya dorong jutaan newton — meganewton.
Daya dorong terdiri atas dua suku: momentum semburan ṁ·vₑ dan selisih tekanan di mulut nosel. Karena itu mesin yang sama di darat mendorong lebih lemah daripada di ruang hampa, dan bentuk nosel menentukan di mana mesin bekerja lebih baik. Roket hanya naik jika daya dorong lebih besar daripada berat; perbandingan keduanya adalah rasio daya dorong terhadap berat.
| Notasi | N · kN · MN |
| Definisi | 1 N = 1 kg·m/s² — menurut hukum kedua Newton F = ma |
| Daya dorong | F = ṁ·vₑ + (pₑ − pₐ)·Aₑ |
| Satuan lama | 1 kgf = 9,80665 N · 1 tf = 9,807 kN · 1 lbf = 4,448 N |
| Lepas landas | rasio daya dorong terhadap berat F / mg lebih dari 1 · roket saat peluncuran 1,2–1,6 |
| Nilai khas | apel — 1 N · mesin pesawat — ratusan kN · mesin roket cair — sekitar 2 MN · roket berat — 30–70 MN |
01 · Definisi
Gaya, momentum semburan, dan tekanan di mulut nosel
Hukum kedua Newton: gaya sama dengan massa dikali percepatan. Newton adalah gaya yang memberi satu kilogram percepatan 1 m/s². Mesin bertolak dari semburannya sendiri: setiap detik ia menyemburkan massa ṁ dengan kecepatan vₑ dan memperoleh gaya ṁ·vₑ — menurut hukum ketiga.
Suku kedua adalah tekanan. Jika gas di mulut nosel menekan lebih kuat daripada udara, ia masih mendorong; jika lebih lemah, udara menekan semburan dan mengurangi daya dorong. Nosel panjang mempercepat gas lebih kuat dan bekerja baik di ruang hampa, tetapi kalah di darat. Nosel pendek sebaliknya. Impuls spesifik Isp adalah daya dorong per berat propelan yang terpakai per detik, dalam detik: makin tinggi, makin hemat mesinnya.
Berapa newton yang dibutuhkan untuk lepas landas
Pilih benda yang akan diangkat dan atur daya dorong — skalanya logaritmik, dari 0,1 N sampai 100 MN. Berat adalah gaya gravitasi mg. Lepas landas terjadi ketika daya dorong lebih besar daripada berat.
Bengkel: rakit roket dari komponen
Roket berdiri di gedung perakitan. Setiap komponen mengubah massa, hambatan udara, dan daya dorong: fairing — bentuk hidung, badan — diameter tangki dan jumlah mesin yang muat, sirip — kestabilan pada max-Q, mesin dan nosel — daya dorong dan impuls spesifik. Komponen yang terakhir diganti disorot. Di kanan — massa per bagian, rasio daya dorong terhadap berat, dan cadangan kecepatan. Setelah roket siap — «Bawa ke landasan».
Rakit roket — dan lihat apakah ia terbang
Roket dirakit di bengkel di atas: fairing, badan, sirip, mesin, nosel, propelan, dan muatan. Yang sudah dirakit dibawa ke landasan. Aksi utama adalah «Luncurkan»: hitung mundur, penyalaan, lepas landas, penghalang suara, tekanan dinamis maksimum, mesin dimatikan, lalu terbang meluncur sampai titik tertinggi. Di bengkel Anda dapat menambah tahap kedua dan mengaktifkan «Belok ke orbit»: setelah lepas landas roket merebah ke arah cakrawala, tahap pertama terpisah, tahap kedua mencapai sekitar 7,8 km/s ke samping — dan jika perigee lebih tinggi dari 160 km, roket berada di orbit. Tanpa belokan penerbangan tegak lurus, seperti roket geofisika. Detik-detik pertama berjalan lambat, selanjutnya penerbangan dipercepat; penggeser di bawah adegan dapat memutarnya maju-mundur. Di kanan — nosel dalam penampang: tekanan di mulut nosel lawan tekanan di luar, keduanya menentukan bentuk semburan dan daya dorong.
—
02 · Konversi
| {n} | {v} | {note} |
Hitungan cepat: satu ton-gaya hampir 10 kN, seratus ton daya dorong sekitar 1 MN. Lebih tepatnya — kalikan dengan 9,807.
Mesin Amerika sering dinyatakan dalam pon-gaya: sejuta lbf adalah 4,45 MN.
03 · Orde besaran
04 · Alat ukur
05 · Aturan penulisan
06 · Satuan tetangga
07 · Bagian sejarah
Newton adalah satuan turunan SI: kilogram, meter, dan detik. Sejak 2019 kilogram didefinisikan melalui tetapan Planck, dan newton pun bertumpu padanya. Standar gaya adalah mesin yang membebani sensor dengan anak timbangan yang diketahui dalam medan gravitasi yang diketahui; yang terbesar mampu menahan beberapa meganewton.
Daya dorong mesin roket bukan konstanta dalam spesifikasi. Nilainya bergantung pada tekanan di luar, sehingga spesifikasi mencantumkan dua angka: di permukaan laut dan di ruang hampa. Buku acuan lama memberikan daya dorong dalam ton-gaya; menurut GOST 8.417 ini satuan di luar sistem, yang diubah ke newton dengan mengalikan 9 807.
Katalog besaran
seluruh indeks →Tujuh satuan pokok SI
Setetes asam mengubah warna sari buah, garam mewarnai nyala api, air membeku karena satu ketukan. Di bawahnya semua halaman Simetrium, menurut bidang ilmu dan menurut abjad.
Buka indeks →