Newtonul de tracțiune
Newtonul este forța care, într-o secundă, accelerează un kilogram până la un metru pe secundă. Un măr de aproximativ 100 de grame apasă pe palmă cu o forță de un newton. Un motor-rachetă aruncă sute de kilograme de gaz pe secundă cu o viteză de 3–4 km/s și obține o tracțiune de milioane de newtoni — meganewtoni.
Tracțiunea are doi termeni: impulsul jetului ṁ·vₑ și diferența de presiune la ieșirea ajutajului. De aceea același motor trage mai slab la sol decât în vid, iar forma ajutajului decide unde funcționează mai bine. Racheta decolează numai dacă tracțiunea este mai mare decât greutatea; raportul lor este raportul tracțiune/greutate.
| Notație | N · kN · MN |
| Definiție | 1 N = 1 kg·m/s² — după legea a doua a lui Newton, F = ma |
| Tracțiune | F = ṁ·vₑ + (pₑ − pₐ)·Aₑ |
| Unități vechi | 1 kgf = 9,80665 N · 1 tf = 9,807 kN · 1 lbf = 4,448 N |
| Decolare | raportul tracțiune/greutate F / mg peste 1 · la rachete, la lansare, 1,2–1,6 |
| Valori tipice | măr — 1 N · motor de avion — sute de kN · motor-rachetă cu propergol lichid — circa 2 MN · rachetă grea — 30–70 MN |
01 · Definiție
Forța, impulsul jetului și presiunea la ieșirea ajutajului
Legea a doua a lui Newton: forța este masa înmulțită cu accelerația. Newtonul este forța care imprimă unui kilogram o accelerație de 1 m/s². Motorul se împinge în propriul jet: în fiecare secundă aruncă masa ṁ cu viteza vₑ și primește forța ṁ·vₑ — conform legii a treia.
Al doilea termen este presiunea. Dacă gazul de la ieșirea ajutajului apasă mai tare decât aerul, mai împinge încă; dacă apasă mai slab, aerul comprimă jetul și ia din tracțiune. Un ajutaj lung accelerează gazul mai mult și funcționează bine în vid, dar la sol pierde. Unul scurt — invers. Impulsul specific Isp este tracțiunea raportată la greutatea propergolului consumat pe secundă, în secunde: cu cât e mai mare, cu atât motorul e mai economic.
Câți newtoni sunt necesari pentru decolare
Alegeți ce ridicați și setați tracțiunea — scara este logaritmică, de la 0,1 N la 100 MN. Greutatea este forța de gravitație mg. Decolarea are loc când tracțiunea este mai mare decât greutatea.
Hala de asamblare: construiți racheta din piese
Racheta stă în hala de asamblare. Fiecare piesă schimbă masa, rezistența aerului și tracțiunea: carenajul — forma vârfului, fuzelajul — diametrul rezervoarelor și câte motoare încap, ampenajul — stabilitatea la max-Q, motorul și ajutajul — tracțiunea și impulsul specific. Piesa schimbată ultima este evidențiată. În dreapta — masa pe componente, raportul tracțiune/greutate și rezerva de viteză. Când racheta e gata — «Spre rampă».
Construiți racheta — și vedeți dacă decolează
Racheta se asamblează în hala de mai sus: carenaj, fuzelaj, ampenaj, motoare, ajutaj, propergol și sarcină utilă. Pe rampă iese ce a fost asamblat. Acțiunea principală este «Lansare»: numărătoarea inversă, aprinderea, desprinderea, bariera sonică, presiunea dinamică maximă, oprirea motoarelor și zborul inerțial până la punctul cel mai înalt. În hală puteți adăuga o a doua treaptă și activa «Viraj spre orbită»: după desprindere racheta se înclină spre orizont, prima treaptă se separă, iar a doua acumulează circa 7,8 km/s pe orizontală — și dacă perigeul este peste 160 km, racheta e pe orbită. Fără viraj zborul este vertical, ca la o rachetă-sondă. Primele secunde trec încet, apoi zborul este accelerat; cursorul de sub scenă îl derulează. În dreapta — ajutajul în secțiune: presiunea la ieșire contra presiunii exterioare, de ele depind forma jetului și tracțiunea.
—
02 · Conversie
| {n} | {v} | {note} |
Calcul rapid: o tonă-forță e aproape 10 kN, o sută de tone de tracțiune — circa 1 MN. Mai exact — înmulțiți cu 9,807.
Motoarele americane sunt descrise adesea în livre-forță: un milion de lbf înseamnă 4,45 MN.
03 · Ordine de mărime
04 · Instrumente de măsură
05 · Reguli de scriere
06 · Unități vecine
07 · Secțiune istorică
Newtonul este o unitate SI derivată: kilogram, metru și secundă. Din 2019 kilogramul este definit prin constanta lui Planck, iar newtonul se sprijină pe aceeași constantă. Etaloanele de forță sunt mașini care încarcă un senzor cu greutăți cunoscute într-un câmp gravitațional cunoscut; cele mai mari ajung la câțiva meganewtoni.
Tracțiunea unui motor-rachetă nu este o constantă de catalog. Ea depinde de presiunea exterioară, de aceea în caracteristici se dau două valori: la nivelul mării și în vid. Manualele vechi dădeau tracțiunea în tone-forță; conform GOST 8.417 aceasta este o unitate din afara SI, convertită în newtoni prin înmulțire cu 9 807.
Catalogul mărimilor
tot indexul →Cele șapte unități fundamentale SI
O picătură de acid schimbă culoarea sucului, sarea colorează flacăra, apa îngheață la o lovitură. Sub ele, toate fișele Simetrium, pe discipline și în ordine alfabetică.
Deschide indexul →