Hoogu säilitamise seaduse mõistmine

Mõni teist peab teadma, et maailm lasi kunagi raketi välja ja tiirutas oma satelliidi ümber kosmoses. Raketiheitmise põhimõttes kasutatakse hoogu säilitamise seaduse teooriat, kus kütuse tõukejõu poolt tekitatud impulss on sama suur kui raketi stardihoog. Mis on siis hoogu jäävuse seadus?

Hoogu mõistel on füüsikas oluline roll, hoogu jäävuse seadus selgitab, et kui kaks objekti põrkuvad, on ühe objekti hoogu vähenenud summa võrdne teise objekti hoogu suurenenud hulgaga. See tähendab, et kehasüsteemi koguimpulss enne kokkupõrget on alati võrdne kehasüsteemi koguimpulsiga pärast kokkupõrget.

Matemaatiliselt võib hoogu jäävuse seaduse kirjutada järgmiselt:

m1v1 + m2v2 = m1v1 + m2 v2

teave:

m1 on objekti mass

m2 on objekti 2 mass

v1 on objekti 1 kiirus enne kokkupõrget

v2 on objekti 2 kiirus enne kokkupõrget

v1 'on objekti 1 kiirus pärast kokkupõrget

v2 'on objekti 2 kiirus pärast kokkupõrget

Tegelikult kehtib hoogu säilitamise seadus kõigi süsteemide suhtes, mis koosnevad kahest või enamast objektist, mis üksteisega suhtlevad. See kehtib seni, kuni süsteemi väljastpoolt ei tule jõudu või kui süsteemi väljastpoolt tulenev jõud on võrdne nulliga. See seadus ei kehti aga plokkide liikumise kohta karedal pinnal ning kiirendatud või aeglustatud auto liikumise suhtes.

(Loe ka: Keemia fikseeritud võrdluse seadus)

Kui raketiprintsiibis, nagu ülaltoodud näide on, täidab raketijõu printsiip hoogu säilitamise seadust. Esialgses olekus on süsteem, antud juhul rakett ja kütus, puhkeasendis, nii et nende hoog on null. Pärast seda, kui gaas raketist välja voolab, püsib süsteemi hoog nii, et süsteemi hoog enne ja pärast gaasi väljumist on sama.

Selle seaduse alusel. lõplik kiirus, milleni rakett võib jõuda, sõltub raketi veetava kütuse hulgast ja gaasijuga kiirusest. Põhimõtteliselt on need kaks kogust piiratud, seetõttu kasutatakse mitmeastmelisi rakette, st mitut omavahel ühendatud raketti, kui esimese astme kütus on läbi põlenud, vabastatakse need raketid.

Igapäevaelus raketi tõukejõu põhimõtet kasutavad ka kalmaarid ja kaheksajalad. Kus loom liigub nagu rakett, rüübates vett ja vabastades selle suurel kiirusel ning võimaldades tal vees kiiremini liikuda